Устройство для геоэлектроразведки Советский патент 1983 года по МПК G01V3/08 

Изобретение относится к техничесч ой физике и может быть использован в геоэлектроразведке при измерениях активной и реактивной составляющих искусственно возбуждаемых в Земле инфранизкочастотных .сигналов;-, а также изменений во времени этих составляющих для разведки и поисков месторождений полезных ископаемых методами вызванной поляризации (ВП) и нелинейной вызванной поляризации (НВП), прогнозирования землетрясений, режимных станционных наблюдений и др.

Известно устройство для геоэлектроразведки , содержащее генератор переменного тока, измерительный блок и цепь обратной связи, а также компенсационную цепь, выполненную в виде двух пар источников компенсационного напряжения, причем входные цепи источников первой пары соединены с генератором тока и питающими электродами. Входные цепи второй пары источников подключены параллельно цепям выхода источников первой пары, а выходные цепи всех источников и входная цепь измерительного блока соединены последовательно и подключены к приемным элек.тродам IT 3Недостатком этого устройства является то, что оно не может быть использовано для измерения инфранизкочастотных сигналов из-за необходи мости применения двух пар гальванически развязанных источников компенсационного напряжения, причем одна пара источников должна иметь двухступенчатую гальваническую развязку, в которой выходное сопротивление первой ступени может изменяться почти на три порядка. Использование в таком устройстве многоступенчатых трансформаторов постоянного тока, нагруженных друг на друга, требует использования активных преобразователей с высоким входны сопротивлением и не позволяет получить необходимую точность измерений .

Известно устройство для геоэлектроразведки, содержащее последовательно соединенные входной согласующий блок, аналого-цифровой преобразователь и коммутатор, а также цифроаналоговый преобразователь, блок сравнения, генератор тока и регистратор. Выходы цифроаналоговоГО преобразователя (ЦЛП) соединены с входным согласующим блоком и с реги-стратором, выходы блока управления соединены с входным согласующим блоком, цифроаналоговым преобразователем, коммутатором, генератором тока и регистратором, а вход аналогоцифрового преобразователя (ЛЦП ) соединен с регистраторомfZj.

Недостатком этого устройства является то, что оно не обеспечивает необходимой точности при использовании его для измерений активной и реактивной составляющих искусственно возбужденных в Земле инфранизкочастотных сигналов, так как в нем предусматривается первоначальное преобразование в цифровой код всего измеряемого сигнала, а затем разделение составляющих в процессе обработки. Так как на инфранизких частотах реактивная составляющая обычно не превышает 1% от суммарного сигнала, то для измерения вариаций реактивной составляющей с погрешностью в 1% суммарный сигнал должен быть измерен с погрешностью не хуже 0,00005 что с помощью этого устройства принципиально не может быть осуществлено

Цель изобретения - повышение точности измерений активной и реактивной составляющих искусственно возбуждаемых в земле инфранизкочастотных сигналов.

Для достижения этой цели в устройство для геоэлектроразведки, содержащее последовательно соединенные входной согласующий блок, аналого-цифровой преобразователь и коммутатор, а также цифроаналоговый преобразователь, блок управления, генератор тока и регистратор, причем выход цифроаналогового преобразовате ля соединен с входным согласующим блоком, а один из входов - с .регистратором, выходы блока управления соединены с входным согласующим блоком, аналого-цифровым преобразователем,комутатором, генератором тока и регистратором, а выход аналого-цифрового преобразователя соединен с регистратором, введены дополнительно два запоминающих устройства, блок сравнения кодов и реверсивный счетчик, причем два выхода коммутатора соединены с входами двух запоминающих устройств, два входа блока сравнения кодов соединены с двумя выходами запоминающих устройств, а три

выхода блока сравнения кодов - соответственно с входами суммирования, вычитания и блокировки реверсивного счетмика, выход которого соединен с входом управления цифрраналогового преобразователя, а счетный вход - с блоком управления.

На чертеже изображена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит последовательно соединенные входной согласующий блок 1, аналого-цифровой преобразователь ( АЦП) 2, коммутатор 3, к двум входам-которого подключены два запоминакщих устройства Ц и 5, выходы которых соединены с двумя входами блока 6 сравнения кодов. Тр выхода блока 6 соединены соответственно с входами суммирования, вычитания и блокировки реверсивного счетчика 7, выход которого соединен с входом цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 8. Выходы блока 9 упраления соединены с входным согласующим блоком, АЦП, коммутатором, реВ(ерсиёным счетчиком, генератором 10 тока и регистратором 11. Два информационных входа регистратора 11 соединены с выходами АЦП 2, ЦАП 8 а выход ЦАП 8 - с блоком 1. Входом устройства являются шины Вход блока 1, а выходное напряжение для создания тока в нагрузке (земле) снимается с шин Выход генератора 10 тока.

Устройство работает следующим образом.

С датчика, например, заземленного электрического диполя (не показан) на шины Вход блока 1 подается подлежащий измерению сигнал. В блоке 1 производится необходимая фильтрация сигнала от помех с помощью двух синхронных детекторов, управляемых от блока 9 управления. Кроме того, в блоке 1 имеется сумматор и ключ. С помощью ключа выходной сигнал ЦАП 8 изменяется по форме синхронно с изменениями формы тока, вырабатываемого генератором 10 тока, что обеспечивается синхронным управлением ключа в блоке 1 и генератора 10 импульсами управления, вырабатываемыми блоком 9. Преобразованный сигнал с ЦАП 8 в блоке 1 суммируется с измеряемым сигналом, суммарный сигнал поступает на вход АЦП 2, а ЦАП 8 управляется реверсивным счетчиком 7.

В исходном состоянии выходное напряжение ЦАП 8 равно нулю, поскольку запоминающие устройства 4 и 5 обнулены и блок 6 сравнения кодов подает на вход счетчика 7 сигнал, запрещающий прохождение импульсов в счетчик от блока 9 управления.

В первом такте измерений АЦП 2

преобразует измеренный сигнал в цифровой код. По команде, поступающей из блока 9 управления, коммутатор 3 подключает выход АЦП к входу запоминающего устройства 4, в которое записывается код измеренного сигнала.

Во втором такте в блоке 6 сравниваются коды, записанные в запоминающие устройства « и 5. В данном случае код, записанный в устройство k, больше кода, записанного в устройство 5 {первоначального нулевого кода). Поэтому на выходе блока 6 сравнения кодов появляется разрешающий сигнал суммирования для счетчика 7, а сигнал блокировки снимается. С блока 9 на счетчик 7 поступают импульсы управления, количество которых задается также блоком 9- Изменение кода на выходе счетчика 7 приводит к изменению выходного напряжения ЦАП 8. т.е. вместо нулевого напряжения появляется определенное напряжение , которое во входном блоке 1 суммируется с входным напряжением, и суммарный сигнал поступает на вход АЦП 2,.

В третьем такте АЦП 2 преобразует суммарный сигнал в цифровой код, коммутатор 3 по команде из блока 9 подключает выход АЦП 2 к второму запоминающему устройству 5, где записывается код первого суммарного

сигнала.

В четвертом такте в блоке 6 вновь сравниваются коц записанные в уст ройства 4 и 5 В данном случае код, записанный в устройство , больше кода, записанного в блок 6, и блок 6 выдает сигнал на вход суммирования . счетчика 7- При этом очередная пачка импульсов от блока 9 поступает на счетный вход счетчика 7, что приводит к изменению выходного напряжения ЦАП 8. После этого коммутатор 3 по команде из блока 9 подключает выход АЦП 2 к запоминающему устройству . 5 В пятом такте Aiyl 2 преобразует второй суммарный сигнал в цифровой код, который через коммутатор 3 записывается в устройство 5. В устройство k записан код первого суммерного сигнала. В шестом такте сравниваются коды записанные в устройства t и Б,и если код в устройстве t больше кода в устройстве 5, устройство продолжает работать так, как это было описано в пятой и шестом тактах, до Тех пор, пока код в устройстве 5 не станет больше кода в устройстве Ц. В этом случае на выходе блока 6 выключается сигнал.разрешения суммирования и подается сигнал разрешения вычитания, который поступает на счет чик При этом код на выходе счетчика уменьшается, что приводит к уменьшению выходного напряжения ЦАП 8. Далее процесс измерения происходит аналогично до тех пор, пока в устройствах и 5 коды не окажутся равными с точностью до единицы младшего разряда. На этом процесс измере ния заканчивается. Цифровые коды, полученные на выходе АЦП 2 и на уп-раеляющих входах ЦАП 8, записываются регистратором. Первый соответству ет амплитуде активной составляющей, второй - реактивной. В предлагаемом устройстве составляющие выделяются в чистом виде с использованием одного измерительного канала и двух независимых преобра зований этих составляющих, что позволяет значительно увеличить точность измерений. В особенности это касается реактивной составляющей инфранизкочастотных сигналов, возбуждаемых в Земле генератором 10 тока, нагруженным на незаземленный диполь или питающую линию. Для измерения приращений во времени составляющих исходные отсчеты запоминаются и затем отсчитываются непосредственно амплитуды этих приращений. Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства заключается в повышении точности измерений, что позволяет проводить измерения на тех участках исследований, где мал уровень сигнала. Бла годаря этому при одной раскладке питающей линии можно отснять почти вдвое большую площадь, чем при использовании известного устройства. В результате повышается производительность труда.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКЙ, содержащее последовательно соединенные входной согласующий блок аналого-цг фровой преобразователь и коммутатор, а также цифроаналоговый преобразователь, блок управления, ге нератор тока и регистратор, причем выход цифроаналогового преобразрва- . теля соединен с входным согласующим блоком, а один из входов - с регистратором, выходы блoka управления соединены с входным согласующим блоком, аналого-цифровым преобразователем, коммутатором, генератором тока и регистратором, а выход аналого-цифрового преобразователя соединен с р егистраторрм, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений активной и реактивной составлйющих искусственно возбуждаемых в земле инфраинзкочастотных сигналов в него введены два запоиинающих устройства, блок сравнения кодов и реверсивный счетчик, причем два выхода коммутатора соединены с входами двух запомиМ пощих устройств, два входа блока.сравнения кодов соединены с двумя выходами запоминающих устройств (Л а тр1И выхода соответственно с входами суммирования, вычитания и блокировки реверсивного счетчика, выход реверсивного счетчика соединен . с входом управления цифроаналоговогопреобразователя, а счетный вход с блоком управления. 4: Ч1Н