Устройство для измерения фазового сдвига между вертикальными и горизонтальными составляющими электромагнитного поля Земли Советский патент 1983 года по МПК G01V3/12 

триггера и инвертор, причем вход регулируемого порогового устройства сбединен с выходом усилителя одного изканалов, а его выход - с одним из входов первого введенного триггера, другой вход которого через введенный инвертор соединен с выходом формирователя другого канала, выход этого триггера соединен с одним из входов второго введенного триггера, другой вход которого соединен с выходом схемы совпадения,выход вто-; рого введенного триггера соединен с блоком управления и входом ключевой схемы, другой вход которой соединен с генератором импульсов.

На чертеже дана блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит датчики 1 и 2 горизонтальной и вертикальной составляющих поля, вновь введенное регулируемое пороговое устройство 3 усилители 4 и 5 по каналам вертикалной и горизонтальной составляю1дих, устройство 6 с регулируемым пределом счета, вновь введенный инвертор 7, формирователи 8 и 9 по каналам горизонтальной и вертикальной состаляющих, триггер 10 в блоке управления, вновь введенный триггер 11, обеспечивающий выделение импульсных сигналов с амплитудой выше заданного уровня и управление пропуском результата их измерения на пересчетное устройство, триггер 12 формирования временного интервала, пропорционального сдвигу фазы, генератор 13 импульсов, вновь введенный триг гер 14 по функциям аналогичный триггеру 11 , ключи 15-17, реверсивный счетчик 18, схему 19 логическог сложения, схему 20 совпадения и регистрирующий счетчик 21.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение, полученное с входных датчиков 1 и 2 горизонтальной и вертикальной магнитных составляющих усиливается усилителями 4 и 5- до уровня, необходимого для работы последующих каскадов. После усиления сигнал с датчика 1 поступает на регулируемое пороговое устройство 3 и формирователь 8, ас датчика 2 на формирователь 9. С выходов формирователей 8 и 9 сигналы поступают на триггер 12. Таким образом, сигналом, поступающим по каналу горизонтальной составляющей, производится опрокидывание триггера 12 в состояние 1, а по каналу вертикальной составляющей всостояние О. Разница во времени между срабатываниями триггера 12 от сигналов, поступающих по первому и второму каналам, определяется разностью фаз сигнсшов проходящих по ним. Таким образом, процесс измерения сводится к измерению длительности импульсов, формиpyetuttjx на выходе триггера 12. Для этого с помощью логической схемы ,И-НЕ 16 производится забивка импульсов с выхода триггера 12 сигналом, поступающим с генератора 13 на второ вход схемы 16. После схемы И-НЕ 16 импульсы i генератора подаются на реверсивный счетчик 18, перевод которого в нулевое состояние осуществляется при опрокидывании триггера 12. в состояние 1. Количество импульсов определяется разностью фаз между сигналами, пришедшими по обоим каналам, поэтому на счетчике будет устанавливаться состояние, соответствующее этой разности. При опрокидывании триггера 12 в состояние О импульсом с другого его выхода производится дополнительное срабатывание линейки делителей 18, в результате чего на них производится инверсия записи, т.е. остается запись

m - 2 - L,

где h - количество триггеров в линейке ;

L - число пересчитанных импульсов, соответствующих разности фаз)

т - сумма реализаций при превышении импульсной составляющей над шумовой.

Так как формирователи 8 и 9 срабатывают при прохождении сигналом зоны нулевого значения, то они будут работать и от напряжения шумов в те моменты, когда сигналы с датчиков малы. В результате этого на счетчике будет происходить запись случайных чисел, несущих минимальную информацию о разности фаз между различными составлякндйми электромагнитного поля Земли. Таким образом, на пересчетной линейке происходит непрерывное вычисление разности фаз между сигналами, поступакяцими по двум каналам, независимо от того, являются эти сигналы шумами или оснойную их долю составляет импульсная составляющая электромагнитного поля Земли. Для обеспечения измерений по сумме т реализаций при. превышении сигналом уровня UjjB схему введены дополнительные узлы, работающие следующим образом. Сигнал с выхода усилителя 4 подается на вход регулируемого порогового устройства 3, уровень срабатывания которого UQ заранее задан. Если напряжение импульсного сигнала будет больше U, на выходе формирователя Гхолучают импульсы, поступающие на триггер 11, производя его установку в состояние 1. Обратное опрокидывание триггера-11 в состояни О производитсясигналом, поступайщим на его второй вход с формирователя 9 чзрез инвертор 7, При этом сигналом, поступающим с триггера 11 триггер 14 опрокидывается в состояние логической 1 и через схему И-НЕ 17 разрешает прохождение импульсов с генератора 13 на схему И-НЕ 15 и схему ИЛИ 19. Импульсы, поступившие ка входы ИЛИ 19, пересчитываются линейкой 18 делителей до тех пор, пока на выходах всех ее триггеров не установится состояние логической . Это состояние передается на входы схемы И-НЕ 20, в результате чего на ее выходе появится состояние О и триггер 14 перейдет в состояние логического нуля и прекратит прохождение импульсов с генератора 13 через логическую схему И-НЕ 17. При этом количество импульсов, прошедших через схему 17 будет равно количеству импульсов, соответствующих разности фаз между сигналами. Эти импульсы через схему И-НЕ 15 попадают на вход пересчетных декад 21 и их состояние высвечивается ЦОУ. Таким образом, импульсы, поступающие на линейку делителей 18, будут записываться на пересчетные декады только в том случае, если амплитуда сигнала по каналу горизонтальной составляющей больше некоторого наперед заданного уровня Ujj. Пересчетные декады нарастающим итогом будут пересчитывать импульсы каждой реализации.

Для обеспечения задания необходимой величины m и ее постоянства используются линейка б делителей с переменным коэффициентом, на которой производится пересчет просуммированных реализаций путем подачи на вход линейки делителей б импульса с триггера 14, которялй будет иметь место в момент поступления каждой реализации на пересчетные декады. При поступлении т-го импульса с выхода линейки б делителей подается потенциал на вход триггера 10 и опрокидывает его в состояние О, что приводит к запиранию схемы И-НЕ 15. В результате этого последукюще реализации на вход пересчетных декад поступать не будут. Длительность высвечивания измеряемого результата задается временем подачи второго сигнала с линейки делителей б на другой вход триггера 10. Триггер 10 опрокинется в состояние 1, после чего произойдет сброс записи в пересчетных декадах 21, на ЦОУ высветятся нули и открюется схема И-НЕ 15. Таким образом-, вся схема готова к началу накопления следующего результата. Результаты, высвечиваемые на ЦОУ, делятся на число реализаций.

Разработанное устройство в условиях случайной амплитуды принимаемых сигналов и флуктуации около нуля повышает достоверность результатов измерения сдвига фаз за счет уменьшения ошибки в К раз при соответственном увеличении отнсишения сигнал/шум.и(

Uj.P(Ue)dUc

,

1.

UrP(Ue)cIlt

1-2 P(UcMUc

де , - величина отношения сигнал/помеха ,

UQ - пороговое значение напряжения;и - импульсная составляющая

сигнала,P(UC) верюятность распределения t(..

Формула изобретения

Устройство для измерения Фазового сдвига между вертикальньа и и горизонтальными составляющими электромагнитного поля Земли, содержащее в

0 двух каналах последовательно соединенные датчики, усилители, формирователи, ключи, генератор импульсов, реверсивный и регистрирующий счетчики, блок управления и схему совпаде5ния, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности результатов измерения,- в него дополнительно введены регулируемое пороговое устройство, два триггера и

0 инвертор, причем вход регулируемого порогового устройства соединен с выходом усилителя одного из каналов, а его выход - с одним из входов первого введенного триггера, другой

5 вход которого через введенный инвертор соединен с выходом формирователя , другого канала, выход этого тригг- ра соединен с одним из входов второго введенного триггера, другой вход

Q которого соединен с выходом схед совпадения, выход второго введенного триггера соединен с блоком управления и входом ключевой схемы, другой вход которой соединен с. генератором

е импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Бобровников Л.З. Кадаров И.Н., Попов В.А. Электроразведочная аппаратура н оборудование. М., Недра,

.1979, с. 125-127..

2.Авторское свидетельство СССР

№ 331333, кл. G 01 R 25/04, опублик. , 1972 (прототип).