Устройство для измерения геотемпературных параметров через дно водоемов Советский патент 1983 года по МПК G01V9/00 

Изобретение относится к геофизике и предназначено для геотермических исследований через дно водоемов.

Известно устройство для измерения геотермического потока через дно акваторий, при помощи которого можно определять геометрический градиент в илах и их теплопроводность, Устрой.ство содержит датчики температуры, установленные на трубе зонда, прикреленного к герметичному контейнеру, внутри которого находится мост с включенным в него радиальным реохордом. Импульсы тока, возникающие при измерении температур, поступают на трос-кабель и принимаются на борту с помощью радиоприемника и подсчитываются счетчиком, результат при этом получается в виде, кода или при наличии преобразователя в виде аналоговой величины ClJ.

К недостаткам данного устройства относятся необходимость дополнительного бортового оборудования для регистрации и обработки сигнала, недостаточная точность. Применение специального кабеля резко сужает област применения устройства и делает практически непригодным для работ на болших глубинах. Кроме того, в данном устройстве невозможно измерить абсолютную температуру илов.

Наиболее близким к изобретению те ническим решением является термоградиентограф ПТГ-3,-состоящий из зонда с укрепленными на нем датчиками температуры, включенными в измерительный мост, электронный усилитель, состоящий из усилителя переменного тока, фазочувствительного детектора и усилителя постоянного тока, и самописца с исполнительным двигателем, связанным с подвижным контактом реохорда измерительного моста. Устройство снабжено самописцем, содержащим барабан, жестко связанный с контактом реохорда, на который наклеивается диаграммная бумага. Внутрь барабана помещены двигатель протяжки пишущего узла вдоль барабана и исполни п тельный двигатель, вращающий барабан

в ту или другую сторону,в зависимоети от знака рассогласования моста. Если температура одного из датчиков отличается от температуры другого, то на выходе моста появляется напряжение, знак которого зависит от того, который из датчиков в данный момент прогрелся сильнее. Через усилитель это Напряжение поступает на исполнительный двигатель, который в зависимости от знака Напряжения вращает барабан самописца в ту или другую сторону. На барабане укреплен подвижный контакт реохорда,уранновешивающего мост. Барабан вращает ся до тех пор, пока мост не восстановит свое равновесие. Пишущий узел

в это время с постоянной скоростью протягивается вдоль барабана. На диаграммной бумаге записывается импульс величина которого пропорциональна разности температур термодатчиков| 2Д

Недостатком известного устройства является то, что оно позволяет измерять только один параметр - градиент температур и нет возможности измерить абсолютную температуру илов или еще один градиент температуры на смежном глубинном интервале. Недостаточность такой информации существенно снижает достоверность и точность геотемпературных исследований. Пространственные флуктуации геотемпературного градиента предъявляют повышенные требования к точности его измерения.

Целью изобретения является повышение точности и достоверности геотемпературных исследований.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения геотемпературных параметров через дно водоемов, содержащее зонд, измерительный мост с датчиками температуры, электронный усилитель, состоящий из усилителя переменного тока, фазочувствительного детектора и усилителя постоянного тока, и самописца с исполнительным двигателем, связанным с подвижным контактом реохор.да измерительного моста, введены генератор, делитель частоты, формирователь временных интервалов и электройный коммутатор каналов, причем электронный коммутатор каналов установлен между измерительным мостом с температурными датчиками и электрон.ным усилителем и соединен с формирователем временных интервалов, связанным с генератором через делитель частоты.

На фит-. 1 .представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 схематическое устройство самописца, обладающего малой инерционностью.

Устройство содержит зонд с укрепленными на нем термодатчиками и герметичный контейнер (не.показаны),в котором размещены измерительный мост 1, включающий температурные датчики, электройный коммутатор каналов 2, усилитель переменного тока 3, фазочувствительный детектор 4, усилитель постоянного тока 5, цепь положительной обратной связи б, делитель частоты 7, формирователь временных интервалов 8, опорный генератор 9, источник питания 10 и самописец .11,включающий исполнительный двигатель 12.

Малоинерционный самописец в свою очередь содержит пишущий; узел 13, совмещенный с подвижным контактом реохорда 14 и механически связанный с исполнительным двигателем 12, и двигатель протяжки 15 диаграммной бумаги 16, Устройство работает следующим об разом. Сигнал с температурных датчиков моста 1, который питается напряжением с генератора 9 через делитель поступает на электронный коммутатор каналов 2. Коммутатором управляет формирователь временных интервалов 1Формирователь определяет очередност 1 змерения тех или иных параметров и продолжительность их регистрации на самописце. Далее сигнал с коммутатора поступает на усилитель переменно го тока 3, затем на фазочувствительный детектор 4, где определяется знак рассогласования, и на усилитель постоянного тока 5, который управляет исполнительным двигателем 12. Дви гатель перемещает пишущий узел.13, совмещенный с подвижным контактом реохорда 14, до тех пор, пока мост вновь не придет в равновесие и сигнал, снимаемый с него подвижным контактом, не станет равным нулю, В усилитель постоянного тока введена цепь положительной обратной связи б, обеспечивающая работу самописца с , некоторыми колебаниями пишущего узла самописца в точке равновесия моста. Все устройство питается от источника 12, Чтобы исключить влияние реактивных сост-авляющих сопротивлений измерительной схемы, частота питающего мост напряжения была снижена до 25 Гц, Прибор автоматически калибруется по температуре. Для этого электронный коммутатор по команде с формирователя периодически (после- каждого измерения температуры) подключает вместо датчика, измеряющего температуру илов, высокостабильный резистор. Предлагаемое устройство позволяет измерять за один пуск три параметра теплового поля, а именно два геотермических градиента на двух разных глуби-нных базах и температуру илов. Оно значительно дешевле,.прое в работе и изготовлении, прием точность измеренных геотемпераурных параметров в совокупности ыше, .чем у известного.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ГЕОТЕМПЕРАТУРНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЧЕРЕЗ ДНО ВОДОЕМОВ, содержащее зонд, измерительный мост с датчиками температуры, электронный усилитель, состоящий из усилителя переменного тока, фазочувствительного детектора и усилителя постоянного тока, и самописца с исполнительным двигателем, связанным с подвижным контактом реохорда измерительного моста, о т л и чающе е с я тем, что, с целью повышения точности и достоверности геотемпературных исследований, в него введ-чны генератор, делитель частоты, формирователь временных интервалов и электронный коммутатор каналов, причем злектронный коммутатор каналов установлен между измерительным мостом с температурными датчи ками и электронным усилителем и сое- § динён с формирователем временных ин(Л тервалов, связанным с генератором через делитель частоты. с

-лдллл у млл х /-

гз

Ef

,jj

/

Г2