Устройство для геоэлектроразведки Советский патент 1983 года по МПК G01V3/10 

Изобретение относится к техничес ким средствам индуктивной электроразведки, выполняемой по методу переходных процессов, и может быть ис пользовано при поисках месторождени полезных ископаемых и структурко геологическом картировании. Известны устройства для индуктив ной электроразведки, содержащие генератор импульсо тока, незаземленные генераторный и приемный датчики, измеритель ЭДС переходного процесса и регистратор, при этом из меритель содержит стробирующие аналоговые устройства., накопитель и усилительные элементы flfj . Недостаток известных устройств для геоэлектроразведки методом переходных процессов - низкая точность измерения переходного импедан са при зондировании слоев, залегающих в зоне аэрации, что объясняется наличием в структуре измерителей стробирующих аналоговых ключей и аналоговых накопителей. В результате минимальная величина, задержки стробирующих импульсов относительно заднего фронта коммутационного импульса тока составляет единицы микросекунд, что исключает возможность измерения ЭДС переходного процесса в субмикросекундном диапазоне. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является ус тройство для геоэлектроразведки, со держащее генераторный датчик , вход которого соединен с выходом генерат ра импульсов тока, управляющий вход которого подключен к первому выходу схемы управления, снабженной програ мным выходом, приемный датчик, усил тель и регистратор 2 . Недостатком известного устройств для геоэлектроразведки является низ кая точность измерения переходного импеданса в зоне аэрации. Цель изобретения - повышение точности измерения переходного импенданса в зоне аэрации. Поставленная цель достигается те что в устройство для геоэлектроразведки, содержащее генераторный датчик, вход которого соединен с выходом генератора импульсов тока, упра ляющий вход которого подключен к . первому выходу схемы управления, снабженной программным выходом, при емный датчик, усилитель и регистратор, дополнительно введены запоминающий пик-детектор, снабженный .входом сброса, компаратор напряжени имеющий дифференциальный вход, осре няющий цифровой отсчетный блок, име щий сигнальный и стробирующий входы, цифроаналоговый прербразова- тель, кодовый вход ктторо о подключен к выходу вычитающего счетчика, причем выход усилителя подключен к сигнальному входу пик-детектора и первому входу компаратора, выход пик-детектора подключен к аналоговому входу цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен ко второму входу компаратора и первому сигнальному входу регистратора, выход компаратора подключен к сигнальному входу отсчетного. блока, стробирующий вход которого подключен к первому выходу схемы управления, а выход отсчетного блока подключен к второму сигнальному входу регистратора, синхронизирующий вход которого подключен к входу счетчика и программному выходу схемы управления, первый выход которой подключен к входу сброса пик-детектора. При этом осредняющий цифровой отсчетный блок выполнен в виде последовательного соединения трехвкодового конъюнктора и П -разрядного накопительного счетчика, выходы iti старших.разрядов которого служат выходом отсчетного блока, первый и второй входы конъюнктора соответственно служат стробирующим и сигнальHbifvi входами отсчетного блока, а третий вход конъюнктора подключен к выходу генератора эталонной частоты. На фиг. 1 изображена структурная схема устройства для геоэлектроразведки; на фиг. 2 - эпюры сигналов в различных точках устройства, поясняющие принцип его работы. Устройство для геоэлектроразведки методом переходных процессов (фиг. 1) содержит генераторный датчик 1, вход которого соединен с выходом генератора 2 импульсов тока, управляющий вход которого подключен к первому выходу 3 схемы 4 управления, снабженной программным выхо- . дом 5, приемный датчик б , усилитель 7 и регистратор 8, запоминающий пикдетектор 9, снабженный входом iO сброса, компаратор 11 напряжения, имеющий дифференциальный вход, осредняющий цифровой отсчетный блок 12, имеющий сигнальный 13 и стробирующий 14 , цифроаналоговый преобразователь 15, кодовый вход 16 которого подключен к выходу вычитающего счетчика 17, причем выход усилите-/, ля 7 подключен к. сигнальному входу пик-детектора 9 подключен к аналоговому входу 19 Цифроаналогового преобразователя 15, выход которого подключен ко второму входу 20 компаратора 11 и первому сигнальному входу регистратора 8, выход компаратора 11 подключен к- сигнальному входу 13 отсчетного блока 12, стробирующий вход 14 которого подключен к первому выходу 3 схемы 4 управления, а выход отсчетного бяока 12 подключен ко второму сигнальному входу 21 регистратора 8, синхронизирующий вход 22 которого подключен к входу счетчика 17 и программному выходу 5 схемы 4 управления, первый выход 3 которой подключен к входу 10 сброса пик-детектора 9. . Осредняющий цифровой отсчет.ный блок 12 выполнен в виде последовательного соединения трехвходового конъюнктора 23 и ti - разрядного накопительного счетчика 24, выходы tn старших разрядов /которого служат выходом отсчетного блока 12, первый и второй входы конъюнктора 23 соответственно служат стробирующим 14 и сигнальным 13 входами счетного блока 12, а третий вход 25 конъюнктора 23 подключен к выходу генератора 26 эталонной частаты. Число 1 ладших разрядов П-гп накопительного зчетчика выбирают как n-m Pog 7 М в зависимости от числа осреднений М, а число разрядо Г) накопительного счетчика выбирают как П 6о,2 V в зависимости от требуемого числа градаций N при измерении переходного импетданса при каждом локальном обследовании участ ка почвы. На фиг. 2 приведены сигнал 27 на первом выходе 3 схемы 4 управления, выходной сигнал 28 генератора 2 импульсоэ тока, эыходной сигнал 29 усилителя 7, сигнал 30 на выходе за поминающего пик-детектора 9, выходной сигнал 31 цифроаналогового прео разователя 15 и сигнал 32 на выходе компаратора 11. Устройство для геоэлектроразведки работает следующим образом. Под действием импульсов 27 управления, в генераторном датчике 1 возникают коммутационные импульсы 2 тока, которые во времени разделены паузой. Во время пауз в приемном датчике 6 наводится ЭДС вторичного поля, которая усиливается усилителем 7 и с его выхода сигнал 29 поступает на сигнальный вход запоминающего пикдетектора 9 и первый вход 18 компаротора 11. Выходной сигнал 30 пикдетектора 9 поступает на аналоговый вход 19 цифроаналогового преобразователя 15, на выходе которого формируется сигнал 31 сравнения, определяемый из соотношения УП,. ,np,J30 (гдеМ упр - выходной код вычитающего счетчика 17;V30 - выходное напряжение пик-детектора Э), Использование пик-детектора 9, цифроаналогового преобразователя 15 и вычитающего счетчика 17 позволяе автоматизировать процесс изменения дррогового напряжения сравнения VJO цомпаратора 11 в диапазоне 0(. U 20 U 3 Компаратор 11 напряжения производит сравнение напряжений 29 и 31 и формирует на выходе логический сигнал 32, поступающий на сигнальный вход 13 осредняющего цифрового отсчетного блока 12, который производит измерение.временного интервада tx . Кроме этого, отсчетный блок 12 производит и осреднение результатов измерения временного интеовала tx на интервале накопления , где п - количество циклов измерения Зх , Т и - период следования .коммутационных импульсов 28 тока, что позволяет повысить точность измерения .случайного параметра tj( . . Крутизна переднего фронта принимаемого сигнала 29 много больше крутизны eio заднего фронта спада, поэтому аддитивная помеха на переднём фронте ЭДС переходного процесса не вызывает ее неоднозначностей , однако на заднем фронте при сравнении напряжений 29 и 31 компаратором 11 возможно его повторное срабатывание, как показано на эпюре 32. В этом случае для повышения точности измерения временного интервала L X отсчетный блок 12 производит досчет длительности i С it повторного срабатывания компаратора 1 1 и временной интервал fxопределяется из -соотношения л I л с, V + А I что соответствует неискаженному значению (штрих-пунктирная линия) ЭДС переходногопроцесса. В предлагаемом устройстве для геоэлектроразведки точность измерения временного интервала х определяется периодом следования импульсов генератора 26 эталонной частоты и может составлять десятки наносекунд, а дискретность отсчета порогового напряжения сравнения компаратора 11 полностью определяется разрядностью цифроаналогового преобразователя 15 М может составлять доли милливольта. Таким образом, предлагаемое устройство для геоэлектроразведки, вследствие введения пик-детектора, компаратора, осредняющего цифрового отсчетного блока, цифроаналоговогоз преобразователя и вычитающего счетчика обеспечивает повышение точности измерения параметров V и i переходного процесса в широком интервале i-x и позволяет существенно повысить достоверность косвенного измерения переходного импеданса приповерхностных слоев почвы.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕОЭЛЕК/ТРОРАЗВЕДКИ, содержащее генераторный датчик, вход которого соединен , с выходом генератора импульсов тока , управляющий вход которого подключен к первому выходу схемы управления, снабженной программным выходом, приемный датчик, усилитель и регистратор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения переходного импеданса в зоне аэрации, оно содержит запоминающий пик-детектор, снабженный входом сброса, компаратор напряжения, имеющий дифференциальный вход, осредняющий цифровой отсчетный блок, имеющий сигнальный и стробирующий входы, цифроангилоговый преобразователь, кодовый вход которого подключен к выходу вычитающего счетчика, причем выход усилителя подк/рочен к сигнальному входу пик-детектора и первому входу компаратора, выход пик-детектора подключен к аналоговому входу цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен к второму входу компаратора и первомусигнальному входу регистратора, выход компаратора подключен к сигнальному входу. отсчетного блока, стробирующий вход которого подключен к первому выходу схемы управления, а выход отсчетного блока подключен ко второму сигнальному входу регистратора, синхронизирующнй вход кот орого подключен к входу, счетчика и программному выходу схемы управления, перввый выход которой подключен к входу сброса пик-детектора. 2.Устройство ПОП.1, отличающееся тем, что осредняющий цифровой отсчетный блок выполш нен в виде последсвательного соединения трехвходового конъюнктора и П- разрядного накопительнЬго счетчика, выход М старших разрядов KOf торого служат выходом отсчетного блока, первый и второй входы конъюнктора соответственно служат стробирующим и сигнальным входами отсчетного блока, а вход 4 конъюнктора подключен к выходу генератора эталонной частоты. сл 3,Устройство попп.1и2, отсо .личающее.ся тем, что число Младших разрядов п -hr накопи- 4 тельного счетчика выбирает irak tl - (п Со 2 М в зависимости от числа осреднений М , а число разрядов fi накопительного счетчика выбирают как П Eog/j N в зависи мости от требуемого-числа градаций Н при измерении переходного импеданса при каждом локальном обследовании участка почвы.