Аппаратура частотного электромагнитного зондирования Советский патент 1984 года по МПК G01V3/08 G01R19/02 

2. Аппаратура по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью повышения помехозащищенности, в приемное устройство между приемником сигнала и широкополосным усилителем дополнительно введены последовательно включенные между собой предварительный усилитель, узкополосный режекторный RC -фильтр с полосой подавления, равной нестабильности промыш.ленной помехи 50 Гц, а также узкополосный режекторный RC -фильтр с полосой подавления, равной нестабильности помехи 150 Гц, блок фильтров, выполненный в виде блока узкополосных фильтров с полосой нестабильности сигнала, обусловленной температурной Нестабильностью элементной базы приемного устройства, и детектор, выполненный по схеме линейного детектора.

1. АППАРАТУРА ЧАСТОТНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ЗОНДИРОВАНИЯ, состоящая из генераторного устройства, содержащего задающий генератор, усилитель мощности и питающий диполь, а также приемного устройства, содержащего последовательно соединенные блок фильтров, широкополосный усилитель, детектор с регистратором, а также последовательно соединенные иодафиё.1 3 градуировочный генератор, калиброванный делитель напряжения и приемник сигналов, отлич ающаяся .тем, что, с целью повышения точности и дискретности измерения, в генераторное устройство между задающим генератором и усилителем мощности включены последовательно соединенные между собой делитель частоты и схема управления, состоящая из переключателя частот, двухвходового логического элемента И-НЕ, двух пар усилителей-инверторов и эмиттерных повторителей, причем выходы переключателя частот соединены с входами двухвходового логического элемента И-НЕ, один выход двухвходового логического g элемента И-НЕ соединен с параллель- ными входами первой пары усилителя- /Л инвертора и эмиттерного повторителя, ..- а второй его вход - с входами второй Си пары усилителя-инвертора и эмиттерного повторителя, все четыре выхода 2 которых соединены с соответствующими четырьмя входами усилителя мощности, собранного по мостовой схеме. З

Изобретение относится к устройствам для геоэлектроразведки, в частности к устройствам для измерения электромагнитных полей методом частотного электромагнитного зондирования . Известна аппаратура частотного электромагнитного зондирования, соетоящая из генераторного устройства, содержащего задающий генератор, дели тель частоты, переключатель, преобразователь, трансформатор, усилитель мощности, согласующий трансформатор, питающий диполь, и измерительного устройства, содержащего приемную рам ку, усилитель, фазовращатель, суммаразностную схему, коммутатор, усилитель несущей, синхронный детектор, фильтр и измерительный прибор. Аппаратура предназначена для исследования инвариантных (независящих от ориентации) параметров поля l Недостатками известной аппаратуры являются наличие частотных и нелинейных искажений, трудность получения импульсов тока прямоугольной формы, обусловленных наличием трансформаторных связей, сложность схемы и методики измерений. Основные параметры измерительного устройства выбраны с учетом ее преимущественного использования для исследования магнитного поля в чисто индуктивной зоне незаземленного источника первичного поля. Низкая помехозащищенность аппаратуры от промышленных помех, Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является аппаратура для частотного электромагнитного зон дирования, состоящая из генераторного устройства, содержащего задающий RC-генератор с местом Виша в цепи положительной обратной связи, связан ную с осями переменных прямоемкостны коаденсаторов и переменных линейных сопротивлений систему шестерен, управляемую приводом через редуктор, выходной усилительный каскад, связан ный с питающим диполем, регистрирующий прибор, и приемного устройства, содержащего последовательно соединенные приемник сигналов, блок входных и промежуточных RC-фильтров,i. широкополосные усилители, детекторный каскад с регистратором, градуировочный генератор, калиброванный делитель напряжения 2 , Данная аппаратура характеризуется трудностью согласования временной частотной характеристики задающего генератора с амплитудно-частотной характеристикой выходного усилительного каскада и регистратора, обусловленной наличием индуктивных связей. Низка также помехозащищенность от промьЕпленных помех частоты , 50 и 150 Гц, так как в аппаратуре отсутствуют устройства защиты от них, а низкая точность измерений аппаратуры обусловлена непрерывностью частотного зон(Дирования и постоянной перестройкой приемного устройства для измерения электромагнитного поля зондирующих частот,а также нелинейностью детектирования при минимальных и максимальных значениях .сигнала. Цель изобретения - повьпиение точности измерений, дискретности, повышение помехозащищенности, уменьшение нелинейных и частотных искажений, амплитудной равномерности возбуждающего тока по диапазону частот. Поставленная цель достигается тем, что в аппаратуру частотного электромагнитного зондирования, состоящую из генераторного устройства, содержащего задающий, генератор, усилитель мощности и питающий диполь, а также приемного устройства, содержащего последовательно соединенные блок фильтров, широкополосный усилитель, детектор с регистратором, а тажже последовательно соединенные градуированный генератор, калиброванный делитель напряжения и приемни.к сигналов, в генераторное устройство между задающим генератором и усилителем мощности включены последо вательно соединенные между собой делитель частоты и схема управления, состоящая из переключателя частот, двухвходового логического элемента И-НЕ, .двух пар усилителей-инверторов и эмиттерного повторителя, причем выходы переключателя частот соединены со входами двухвходового логического элемента И-НЕ, один выход двухвходового-логического элемента И-НЕ соединен с параллельными входами первой пары усилителя-инвертора и эмиттерного повторителя, а второй его выход - с входами второй пары усилителя-инвертора-и эмиттерного повторителя, все четыре выхода которых соединены с соответствующими четырьмя входами усилителя мощности, собранного по мостовой схеме. Кроме того, в приемное устройство между приемником сигналов и широкополосным усилителем дополнительно введены последовательно соединенные между собой предварительный усилив тель, узкополосный режекторный RCфильтр с полосой подавления, равной нестабильности промышленной помехи 50 Гц, а также узкополосный режектор ный RC -фильтр с полосой подавления равной нестабильности помехи 150 Гц блок фильтр(5в, выполненный в виде блока узкополосных фильтров с полосой нестабильности сигнала, обуслов ленной температурной нестабильностью элементов приемного устройства и детектор, выполненный по схеме ли нейного детектора. На фиг, 1 представлена блок-схема генераторного устройства аппаратуры на фиг, 2 - блок-схема приемного устройства; на фиг. 3 - эпюры напря жений. Генераторное устройство аппаратуры частотного электромагнитного зондирования содержит задающий генератор 1, делитель частоты 2, переключатель 3 частот, двухвходовый лргический элемент 4 И-НЕ, первый 5 усилитель-инвертор, первый б эмиттерный повторитель, второй 7 усилительинвертор, второй 8 эмиттерный повторитель, усилитель 9 мощности, питающий диполь, на схеме не показанный и включаемый между точками 10 усилителя 9 мощности. Приемное устройство аппаратуры содержит приемник 11 сигналов, предварительный усилитель 12, режекторный фильтр 13 частоты 50 Гц, узкополосный режекторный RC -фильтр 14 частоты 150 Гц, блок 15 фильтров, ши рокополосный усилитель 16, линейный детектор 17, регистратор 18, генератор 19, Кс1либрованный делитель 20 напряжения. Аппаратура частотного электрома - нитного зондирования работает следующим образом. Сигналы прямоугольной формы с задающего генератора 1, стабилизированного кварцем, поступают на делитель 2 частоты, состоящий из 15-ти триггеров, создающих на своих выходах напряжение одной из 15-ти дискретных рабочих частот в диапазоне 1,220000 Гц, Прямоугольные импульсы (фиг, 3 а) рабочей частоты поступают через переключатель 3 частот на входы логического элемента 4 И-НЕ, Причем импульсы нечетной последовательности (фиг, 3 б) подаются на один вход логического элемента 4 И-НЕ, с первого выхода они подаются на параллельные входы первой пары усилителя-инвертора 5 и эмиттерного повторителя 6, на выходах которых образуются имЛульсы разнополярного напряжения (фиг. 3 гид). Импульсы напряжения разной полярности (фиг. 3Z fJ) с выходов эмиттерного -повторителя б (фиг, 3Z ) и усилителя-инвертора 5 (фиг. . 3 CJ-) подаются на противоположные плечи мостовой схемы усилителя мощности 9, а импульсы четной последовательности (фиг,ЗЕ) подаются на другой вход логического элемента 4 И-НЕ и со второго его выхода - на параллельные входы второй пары усилителя-инвертора 7 и эмиттерного повторителя 8, на выходах которого образуются импульсы напряжения (фиг. 3,) и подаются на другие плечи мостовой схемы усилителя мощности 9, обеспечивая условия его нормальной работы и получение на его выходе (точки 10) и в питеиощем диполе (на схеме не показанного) разнополярных напряжений прямоугольно формы рабочей частоты (фиг, 33 ,е) , Измеряемый сигнал принимается приемником 11 сигналов, усиливается предварительным усилителем 12 и подается через узкополосные режёкторные RC -фильтры (13 и 14) с полюсами подавления промышленной помехи 50 и 150 Гц, обусловленной ее нестабильностью, на блок 15 узкополосных фильтров с полосой нестабильности сигнала, обусловленной температурной не- стабильностью элементной базы устройства, где происходит фильтрация сигнала от помех, лежа1цими за пределами полосы пропускания. Широкополосный усилитель 16 обеспечивает необходимое усиление сигнала, а линейный детектор 17 - его детектирование с высокой точностью измерений в регистраторе 18. Для градуировки приеморегистрирующего канала аппаратура содержит генератор 19, выход которого соединен с калиброванным делителем напряжения 20. Предлагаемая аппаратура электро магнитного зондирования позволяет обеспечить по сравнению с базовой одинаковую детальность разведки по Глубине до 1500 м. Введение в схему приемного устройства аппаратуры дополнительных режекторных RC -фильтров обеспечива ет защиту устройства от промышленных помех частоты 50 и 150 Гц, а бл ка узкополосных фильтров с полосой Нестабильности полезного сигнала обеспечивает надежный прием и точность измерений принятого сигнала, Введение линейного детектора обе печивает повышение точности измерейий минимальных и максимальных значений принятого сигнала. Аппаратура, частотного электромаг нитного зондирования обеспечивает точность измерений не менее 2-3%, а базовая -не менее 10-12%. Это дости гается тем, что введение линейного детектора обеспечивает повышение точности измерений минимальных и максимальных значений принятого сигнала, а введение узкополосных фильт- ров с полосой нестабильности полезного сигнала повышает точность измерений сигнала при изменении его за счет температурной нестабильности параметров элементной базы устройства. Повышение точности измерений достигается также и за счет работы аппаратуры на дискретных рабочих частотах, а мостовая схема усилителя мощности генераторного устройства позволяет получить равномерность тока в питающем диполе на различных дискретных частотах всего рабочего диапазона. Работа cxeNbi управления и усилителя мощности в ключевом режиме позволяет получить большую прямоугольность импульсов тока в питающем диполе, уменьшить частотные и нелинейные искажения. Аппаратура в целом позволяет повысить эффективность поисков полезных ископаемых, позволяет повысить производительность геолого-разведочных работ.

In ппппппг

л п п

пп

jnа

г

п

сриг.З