Фазозадающее устройство для геоэлектроразведки Советский патент 1984 года по МПК G01R25/04 

Изобретение относится к фаэоизмерительной технике и может найти применение 3 качестве меры при проверке измерителей фазового параметра вызванной поляризации.

Известно устройство, содержащее стандарт частоты, выходом соединеивый с синтезатором частоты, сигнал которого через фазозадающий блок поступает на два параллельных канала, состоящих из последовательно соединенных формирователя импульсов и элементов И, вторые входы которых через дополнительный формирователь импульсов соединены с вторым выходом синтезатора частоты, а выходы с входами стартстопного счетчика, третий вход которого соединен с выходом генератора Cl2.

Недостатком данного устройства является отсутствие возможности формирования испытательного сигнала для проверки измерителей фазы вызваной поляризации.i

Наиболее близким к предлагаемому по технической сутдности. является фазозадающее устройство, содержащее задающий генератор, канал опорной фазы, состоящий из последовательно соединенных линии задержки, элементов совпадения и выходного триггера, канал переменной фазы, выполненный из последовательно соединенны х счетчика, дешифратора, элерлентов сопадения и триггеров выходного и управляющего, при этом генератор соединен с входами каналов опорной и переменной фаз,, а фильтры нижних частот соединены с выходами каналов 2.

Ледостатком известного устройств является отсутствие возможности воспроизведения фазового параметра вызванной поляризации.

Цель изобретения -- расширение Функциональных возможностей, заклю-дающееся в синтезе функции воспроизведения фазового параметра вызванной поляризации.

.Поставленная цель достигается те Что фазозадающее устройство, содержащее задакадий генератор, к выходу KQToporo подключен канал опорной фазы, соединенный с фильтром нижних частот, канал переменной фазы, один из выходов которого соединен с входом второго фильтра нижних частот, снабжено сумматором, группой ключей источником опорного напряжения, формирователем импульсов, переключателем и тремя делителями частоты, причем вход первого делителя частоты соединен с задающим генератором и первым входом переключателя, входы второго и третьего делителей частоты соединены с промежуточным выходом канала опорной фазы, а выход

первого делителя частоты соединен с вторым входом переключателя, ЕЬЗход которого подключен к каналу переменной фазы, при этом выходы второго делителя частоты соединены с входами формирователя импульсов, выходы которого соединены с входами группы ключей, другие входы которого соединены с выходами третьего делителя частоты, канала переменной фазы и источника опорного напряжения , а выходы - с входами сумматора .

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 временные диаграммы выходных напряжений отдельных узлов.

Фазозадающее устройство для геоэлектроразведки содержит задающий генератор 1, канал 2 опорной фазы, фильтры 3 и 4 нижних частот, канал переменной фазы, переключатель б, делители 7-9 частоты, формирователь 10 импульсов, группу 11 ключей, источник 12 опорного напряжения, сумматор 13 и выходные клеммы 14 - 17. Задающий генератор 1 соединен с каналом 2 опорной фазы, к выходу которого подключен фильтр нижних-частот. Вход делителя 7 частоты соединен с выходом задающего генератора 1 и первыт входом пе-реклчателя 6, второй вход которого подключ ен к выходу делителя 7 частоты, а выход - к каналу 5 переменной фазы. Входы делителей 8 и 9 частоты подключены к промежуточному выходу канала 2 опорной фазы, а выходы соответственно к входам формирователя 10 импульсов и группы 11 ключей. Остальные входы группы 11 ключей содинены с выходами формирователя 10 импульсов , канала 5 переменной фазы и источника 12 опорного напряжения, а выходы - с сумматором 13. Вход втрого фильтра 4 нижних частот подключен к одному из выходов канала 5, переменной фазы. Выходные клеммы 14 - 17 фазозадающего устройства являются выходами фильтра 3 нижних частот , канала 2 опорной фазы фильтра 4 нижних частот и сумматора 13 соответственно.

Канал 2 опорной фазы служит для формирования прямоугольных импульсо типа меандр с рабочей частотой и может содержать триггерные делители частоты.

Канал 5 переменной фазы также служит для формирования прямоугольных импульсов типа меандр, фаза котрых может быть дискретно изменена переключателем на заданный угол в выбранном диапазоне. Формирователь 10 импульсов вырабатывает напряжение, форма которого определяется функцией О при h Т ) f I . . i t Т Орпри fe+nT) .t(2:4 + T) о при (i-H-nT) ii (Т+пТ) , где п - любое число (0,1,2...) - амплитуда напряжения. Формирователь может быть выполнен на логических элементах и триггерах Сумматор 13 производит суммирование приходящих сигналов и может быть выполнен как на основе ключевых схем так и с применением операционных уси лителей. Фазовый параметр вызванной поляризации определяется выражением и - t к агп /-71 где ut - интервал времени между бли жайшими моментами перехода через нуль напряжений пер вой и третьей гармоник. Такие измерительный устройства применяются в геоэлектроразведке при поисках полезных ископаемых методом вызванной поляризации на переминном токе. Устройство работает следующим образом. Задающий (кварцевый) генератор 1 вырабатывает имп льсы с частотой Af , где А - любое целое число, кратное 2 , 3 и 5 ; - выходная рабочая частота. В канале 2 опорной фазы, на вход которого поступают импульсы с выхода задающего генератора 1 производится деление частоты. Прямоугольные имцульсы частоты f поступают на выход цую клемму 15 и вход фильтра 3 нижни частот. После фильтрации высших гармоник напряжение синусоидальной формы с выхода филь тра 3 нижних частот выводится на выходную клемму 14 фазозадающего устройства. Делители 8 и 9 частоты, на входы которых поступают импульсы с частотой 15 f с про межуточного выхода канала 2 опорной Фа,зы,производя т деление соответствен но на 5 и 3. Противофазными дигналами частотой 3f. с выходов делителя 8 частоты производится управление формирователем 10 импульсов. Напряжения ми частотой с выходов формирователя 10 импульсов и частотой 5f с выходов делителя 9 частоты управляются соответствующие входы группы 11 ключей. На вход канала 5 переменной фазы прямоугольные импульсы поступают через перекл1рчатель б либо с выхода задающего генератора 1, либо с выхода делителя 7 частоты, при этом частота следования импульсов на выходе канала переменной фазы равна соответственно 3f или f . Сигнал с частотой 3f , снимаемый с выхода фильтра 4 нижних частот, используется при поверке измерительных устройств , работанхцих в соответствии с вьражением (2), а с частотой - при поверке измерительных устройств, работающих в обычном режиме. Группой 11 ключей приходящие сигналы нормируются по амплитуде, для чего питание ключей осуществляется от источника 12 опорного напряжения. От группы 11 ключей сигналы следуют на входы сумматора 13, который производит суммирование поступающих напряжений с определенными весовыми коэффициентами. На фиг. 2 обозначены:а - временная диаграмма напряжения на выходе канала 2 опорной фазы, 5 - временные диаграммы напряжений с частотой 3f-, на выходах канала 5 переменной фазы, 1 , д - временные диаграммы напряжений с частотой 5 f на выходах делителя 9 частоты, е , ж - временные диаграммы напряжений на .выходах формирователя О импульсов, 3 - переменное выходное напряжение на выходе сумматора 13. Методом синтеза простых прямоугольных напряжений, получен необходимый сигнал, у которого и третья гармоники перемещаются относительно друг друга, обеспечивая различные времена /it. Спектр напряжения на выходе формирователя 10 импульсов имеет вид ,t, . ° (Sinuj t--5in5u)t-Sin7uj t..J. Из приведенного выражения видно, что в разложении отсутствует член с круговой частотой 3w, т.е.третья гармоника. Суммируя полученный сигнал с сигналом прямоугольной формы типа меандр, следукндий с частотой 3f-, , и изменяя фазу данного сигнала, получим суммарное напряжение, которое можво использовать для проверки измерителей. Однако сформированный таким образом сигнал имеет существенный недостаток. Для калибровки измерительного канала в устройствах используется сигнал прямоугольной формы типа меандр, спектр которого определяется выражением: U{t|A 5tn(2n-1lw, (2пМ) x(smu; tf-l31n3u; t Sin u; t {sin7cu,tt.J.

Выбор формы калибровочного сигнала обусловлен тем, что форма измеряемого сигнала также изменяется от прямоугольной (, т.е. информация отсутствует) до некоторой более сложной, определяемой реакцией среды на ток прямоугольной формы, пропускаемый через исследуемую среду.

Производя калибровку измерительного канала сигналом (5), исключают аддитивную составляющую погрешности (погрешность при ut 0 измерителя). Погрешность измерительного устройства обусловлена неидеальностью фильтров, выделяющих необходимые гармоники из входного сигнала.

Анализ выражения (4) показывает, что фазы пятой и седьмой гармоник противофазнн пятой и седьмой гармоникам в сигнале (5) , Это приводит к тому,- что при подаче на вход измерительного устройства сигнала (4) в сумме/с прямоугольным сигналом с частотой 3 (фиг. 26, в,) при измеритель покажет погрешнойть, которая отсутствует при измерении реальных сигналов c-t 0.

Чтобы избежать этого в предлагаемом устройстве на вход сумматора заведен прямоугольный сигнал с частотой 5 (фиг. 2 г,д), фаза которого противоположна фазе пятой гармоники в сигнале (4), а амплитуда его первой гармоники равна сумме амплитуд гармоник в сигналах (4) и (5). В результате амплитуда и фаза пятой гармоники суммарного сигнала соответствует амплитуде и фазе калибровочного сигнала. Аналогично можно исправить в суммарном сигнале фазу седьмой гармоники. Коэффициенты передачи по каждому из входов c3nviMaTOpa выбираются

из такого расчета, чтобы соотн ошение между основными гармониками выходного сигнала было близким к соотношению гармоник в сигнале (5)..Жестких требований к в.еличине и стабильности амплитуд сигналов, поступающих на вход оуг« 1атора, а также к точности и стабильности коэффициентов передачи сумматора не предъявляется. Это объясняется тем, что фазы первой гармоники сигнала (4) и первой гармоники входного сигнала (фиг.26,в с частотой 3 (третья гармоника выходного суммарного сигнала фиг.2з) не зависят от амплитуд входных сигналов , а третья гармоника в сигна. ле (4) отсутствует.

На точность воспроизведения сдвигов фаз основное влияние оказывают погрешность установки частоты задающего генератора, погрешность воспроизведения временных интервалов и динамические погрешности воспроизведения импульсов напряжения (наличие |ронтов и выбросов на плоской вершине импульса). Современная микроэлектроника позволяет без применения специальных приемов формировать импульсы с длительностью фронтов менее 0,1 МКС, что обеспечивает возможность воспроизведения сдвигов фаз с точностью не хуже 0, в диапазоне частот от 10 до 100 Гц.

Использование предлагаемого фотозадающего устройства в- качестве меры фазового параметра вызванной поляризации позволяет о высокой точностью контролировать метрологические параметры измерительных устройств при их выпуске и эксплуатации.

a

Г.

г,

ФАЗОЗАДАЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ, содержащее задающий генератор, к выходу которого подключен канал опорной фазы, соединенный с фильтром нижних частота, канал переменной фазы, один из выходозз которого соединен с входом второго фильтра нижних частот, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены сумматор, группа ключей, источник опорного напряжения, форми рователь импульсов, переключатель и три делителя частоты, причем йход : первого Делителя частотысоединен с задающим генератором и первым входом переключателя, входы второго и третьего делителей частоты соединены с промежуточным выходом канала опорной фазы, а выход первого делителя частоты соединен с вторым входом переключателя, выход которого подключен к каналу переменной фазы, при этом выходы второго делителя частоты соединены с входгили формирова- (Л теля импульсов, выходы которого соединены с входами группы ключей, другие входы которого соединены с вызсЬдами третьего делителя частоты, канат ла переменной фазы и источника,опор- g ноге напряжения, а выходы - с дходами сумматора. ч СХ) « to

г

г .