Устройство для геоэлектроразведки Советский патент 1984 года по МПК G01V3/10 

а

СП

СО

о:

rrvx Изобретение относится к области геоэлектрораззедки индуктивными методами с использованием в качестве источников и приемников переменного магнитного поля петель, раскладываемых на пов.ерхности земли. Известно устройство для геоэлектроразведки, в котором измерения магнитного поля производятся с помощью двух рамочных антенн, подключенных к дифференциальному измерителю, позволяющему определять отношение амплитуд и разность фаз сигналов в антен нах 13. Недостатком данного устройства является его невысокая глубинность исследований. Наиболее близким техническим решением к изобретению по числу существенных признаков является устройство для геоэлектроразведки, содержа щее генераторную и приемную петли, генератор переменного напряжения, дифференциальный измеритель и трансформатор, первичная обмотка которого -включена последовательно с генератсфной петлей и генератором, а вторичная обмотка - последовательно с приемной петлей и дифференциальным |Иэмерителем 2. Спецификой двухпетлевого метода, в котором используется известное уст ройство, отличающего его от других индуктивных методов, является использование генераторных и приемных петель больших размеров, сравнимых а размералш искомых проводящих рудных тел (порядка первых сотен метро Это приводит к увеличению глубииности разведки, но одновременно увели чивает влияние на результаты измерв НИИ помех за счет дефс змации петель возникающей под действием ветра, и помех за счет емкости и утечек между приемной петлей и землей. Указанные недостатки в силу боль шого размера петель и расположения их непосредственно на поверхности земли устранить простыми средствами например защитой проводов от действия ветра экранами, применением выс кокачественной изоляции и т.п., зат руднительно. Цель изобретения - повышение точности измерений путем ослабления влияния помех, вызванных деформация -ми петель и токами утечек между при емной петлей и землей. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для геоэлектро развалки, состоящем из генераторной и приемной петель, генератора пере- менного напряжения, дифференциального измерителя и трансформатора, первичная обмотка которого включена последовательно с генераторной петлей и генера тором, а вторичная обмот ка трансформатора включена последовательно с приемной петлей и дифференциальным измерителем, генераторная и приемная петля вьтолнены из одного коаксиального кабеля, причем экран кабеля образует генераторную петлю, а жила кабеля - приемную петлю. На фиг, 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - его эквивалентная схема. Устройство содержит генераторную 1 и приемную 2 петли, генератор 3 переменного напряжения, трансформатор, имеющий первичную 4 и вторичную 5 обмотки, и дифференциальный измеритель 6. Выход дифференциального измерителя является выходом устройства. Генераторная и приемная петли выполнены из одного коаксиального кабеля. Жила кабеля образует приемную петлю 2, а наружный экран - генераторную петлю 1. Генераторная петля 1, подключенная к генератору 3 последовательно с первичной обмоткой трансформатора, создает в окружакнцем пространстве переменное низкочастотное магнитное поле. Это поле, называемое первичным, а также вторичное поле от искомых проводящих объектом, наводит ЭДС в приемной петле 2. Сигнал с приемной петли поступает на вход дифференциального измерителя 6. На другой вход этого измерителя поступает сигнал со вторичной обмотки трансформатора 5, пропорциональный первичному полю. ЕСЛИ подобрать коэффициент связи между обмотками трансформатора таким образом, чтобы сигналы засчет первичного поля на входах дифференци- ального измерителя 6 были равны, то сигнал на его выходе, равный разности входных сигналов, будет характеризовать только вторичное магнитное поле. Для достижения большой точности измерений : лубина компенсации первичного поля дoJiжнa быть как можно больше. Однако этому препятствуют помехи, вызванные непрерывно изменяющейся деформацией петель за счет ветра и токами утечек между приемной петлей и землей. Для оценки влияния этих помех рассмотрим эквивалентную схему устройства (фиг. 21. Генераторная цепь состоит из генератора, имеющего ЭДС U , генераторной петли, имеющей сопротивление Rj,, индуктивность рассеяния tj заимоиндуктивность с приемной петлей Uj, и трансформатора, первичная обмотка которого имеет сопротивление индуктивность 1, и индуктивность рассеяния L. Измерительная цепь состоит из приемной пе.тли, индуктивно связанной с генераторной петлей посредстBOM общей индуктивности Ц , и вторич ной обмотки трансформатора, индуктив ность которой, пересчитанная к первичной обмотке, равна 1,. Так как приемная и генераторная петли имеют по одному витку, то индуктивность ;рассеяния сопротивление Rп7,пpиeмной петли не требуют пересчета. Инду ктивность рассеяния , сопротивление вторичной обмотки трансформа тора пересчитаны пропорционально ква рату отношения числа-витков обмоток h. Индуктивности Lт первичной и вторичной обмоток трансформатора могут быть объединены, однако при таком объединении следует помнить о сдвиге на 180, вносимом трансформатором. Ток в генераторном контуре создает падение напряжения на индуктивностях петли Lf, и первичной обмотки трансформатора L. Если U .,, то напряжения, приложенные к входам дифференциального измерителя, равны Это приводит к компенсации ЭДС первичного магнитного поля. Вторичное магнитное поле представлено на эквивалентной схеме генератором УцтНапряжение .Ug может быть измерено либо по величине остаточного нескомпенсированного сигнала, либо путем дополнительной компенсации, осуществляемой изменением амплитуды и фазы сигнала с приемной петли. Нарушение компенсации первичного поля согласно этой эквивалентной схеме может происходить в результате следующих трех причин: изменения индуктивности рассеяния LO , что изменяет коэффициент связи между генераторной и приемной, петлями; ) изменения индуктивности петель t, что нарушает условие компенсации Ц-пЧт . появления напряжения помех в петлях за счет постоянного магнит-. ного поля земли. Так как трансформатор легко защитить от ветра, то изменение его параметров не рассматривается. Оценим относительную величину помех за счет действия каждой из этих причин для конкретного примера. Пусть генераторная петля имеет форму окружности с радиусом м. Радиус приемной петли больше на , мм, ток в генераторной петле CJ 1А, частота 100 Гц, ЭДС первич ного поля в петле ,8. В. Пусть участок приемной петли длиной fe 10 м сместился под действием ветра на ве лнчину йЪ 1 мм- Это приводит к изменению потока первичного магнитного поля через петлю и изменению ЭДС в ней на величину AEn-A-o fj наших условий 230 мкВ, что значительно больше допустимой величины 0,8 мкВ, равной первичного поля. Предположим теперь, что расстояние между проводами петель не изменяется, а радиус обеих петель на .участке м увеличивается на то же самое расстояние мм. Это приводит к увеличению индуктивности L,|,. Индуктивность петли для нашего примера можно рассчитать,задав радиус провода петли J 1 мм. Заметим, что другие значения радиуса провода слабо изменяют результат. Индуктивность петли равна () В результате изменения размеров петли она изменяется на величину .o-v., что приводит к раскомпенсации относительно сигнала первичного поля Еп уЧ/-п Еп- о .. Такой величиной оиибки компенсации можно пренебречь. Малая величина помехи в данном случае объясняется тем, что собственный поток через петлю изменяется пропорционально не площади, а радиусу петли. Рассмотрим теперь Ьеличину помехи за счет постоянного магнитного поля земли, вертикальную составляющую которого положимравной , 5 А/м. Если тот же самый участок провода петли длиной м колеблется от ветра с частотой f,10 Гц и амплитудой 13 1 мм, то в петле генерируется ЭДС, равная (,H.j tibx30A«KB,; Несмотря на относительно большую величину этой помехи, она легко может быть устранена, например путем частотной фильтрации измеряемого напряжения или путем увеличения тока в петле.Для первых двух случаев такие простые способы непригодны. Проведенный анализ показывает, что основной помехой, определяющей точность измерений, является за счет изменения взаимного расположения петель. Предлагаемая форма выполнения петель из коаксиального кабеля (причем внешний экран включен в генераторную цепь, а внутренняя

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ, состоящее из генераторной и приемной петель, генератора переменного напряжения, дифференциального измерителя и трансформатора, первичная обмотка которого включена последовательно с генераторной петлей и генератором, а вторичная обмотка включена последовательно с приемной петлей и дифференциальным измерителем, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений путем ослабления влияния помех, вызванных деформациями петель и токами утечек между приемной петлей и землей, генераторная и приемная петли выполнены из одного коаксиального кабеля, причем экран каi беля образует генераторную петлю, а жила кабеля образует приемную СЛ петлю.