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

ИзoбpeтeE иe относится к области индуктивных и lПyлI,cньгx методов иссла дования объектов и новых материалов и может быть использовано в аппаратуре для поиска и селекции электропроводящих тел с заданными характеристиками в различных средах. Известны способы электроразведки по методу переходных процессов, осно ванные на измерении переходных характеристик (ПХ) электропроводящих тел и определении их информативных параметров, в которых сначала производится измерение ПХ, а затем в камеральных условиях по ним производят селекцию искомых электропроводящих объектов 1. Известен способ селекции, основан ный на анализе уровня и скорости затухания ПХ. Такой способ эффективен, когда ПХ вызвана исследуег.шм электро проводящим телом, либо им и другими (мешающими ) телами 27. Когда же ПХ вызвана мешающими телами, тогда уровень и скорость затухания ПХ может принимать произволь ные значения, что приводит к неправильному результату селекции. Известен также способ селекции, основанный на использовании преобра ования Фурье в ПХ исследуемого и заданного (базисногоj объекта и получении обратного преобразования Фурь от деления спектров ПХ исследуемого и базисного объектов З. Этот способ отличается значительной сложностью выполняем1г.1х операций неустойчивостью результата разложения сигнала ПХ на составляющие из-эа наличия вычислительных шумов и некор ректности задания исходной информа ции, низкой разрешающей способностью обусловленной широким параметрическим спектром ПХ. Известны устройства для электроразведки, реализующие способы интегральных преобразований экспоненцигшь ных сигналов. К ним можно отнести устройство для электроразведки, в котором вычисляют взаимно-корреляцио ную функцию между входным сигналом переходного процесса и заданныг.- опор ным синусоидальным сигналом 4. В данных устройствах входной сигна с: приемного датчика поступает на входное устройство и перемножается .в схеме перемножения с заданным опор ным сигналом. Наиболее близким к изобретению является устройство, состоящее из генератора токовых импульсов,к выходу которого подключен генераторный контур приемного контура, соединенного с входным устройством, вход управления которого соединен с выходом синх ронизации генератора токовых импульсов, к которому подсоединен управляющий вход -генератора линейно варастающих синусоидальных колебаний, выход входного устройства соединен с входом схемы перег..ножения, второй вход которой соединен с выходом генератора линейно нарастающих синусоидальных колебаний, а выход схеш перемножения соединен с входом первого интегратора 5j. Известное устройство имеет низкую разрешающ,ую способность измерений, что ограничивает область его применения. Цель изобретения - пов1лшение разрешаюш.ей способности измерений, т.е. улучшение селекции переходных характеристик исследуе 1ых электропроводящих тел. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для электроразведки, содержащее генератор токовых импульсов, к выходу которого подключен генераторный контур, приемный контур, соединенный с входным устройством, вход управления которо-. го соединен с выходом синхронизации генератор токовых импульсов, к которому подсоединен управляющий вход . генераторс1 линейно нарастающих синусоидальных .колебаний, выход входного устройства соединен с первым входом первой cxef.iH перемножения, второй , вход которой соединен с выходом генератора линейно нарастающих синусоидальных колебаний, а выход первой схе.ЛШ перемножения соединен с входом первого интегратора, дополнительно введены генератор функции гетеродикирования с перестраиваемыми параметрами, вторая и третья схемы перемножения и второй интегратор, при этом к выходу В2ЮДНОГО устройства подключена вторая схема перемножения, на второй вход которой подключен генератор функции гетеродинирования, выход второй перемножения подсоединен к входу второго интегратора, вьц-сод которого соединен с третьей схемой перемножения, к второму входу которой подключен выход первого интегратора, выход третьей перемножения является выходом устройства, при этом управляющий вход генератора функции гетеродинирова:-)ия соединен с выходом синхронизации генератора токовых импульсов. Иа фиг. 1 показаны графики параметрического коэффициента передачи известного и предлагаемого устройств; па фиг. 2 - графики пар.аметрического коэффициента передачи канала предлагаемого устройства с различными параметрами генератора гетеродинирования; на фиг. 3 - зависимость амплитудного коэффициента генератора гетеродинирования на фиг. 4 - зависимость добротности предлагаемого устройства от параметра; на фиг. 5 - блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.6 эпюра выходного сигнала U(t) входного устройства; на фиг. 7 - эпюра сигнала UQ(t) на выходе генератора линейно нарастающих синусоидальных колебаний; на фиг. 8 - эпюра сигнала l(t на выходе генератора функции гетеродинирования. Устройство содержит генератор 1 токовых импульсов, генераторный 2 и приемный 3 контуры, входное устройство 4, генератор- 5 линейно нарастающих синусоидальных колебаний, первая б и вторая 7 схемы перемножения, генератор 8 функции гетеродинирования, интеграторы 9 и 10, третью схему 11 перемножения и выход 12 устройства. Причем генераторный контур 2 соединен с выходом генератора 1, приемный контур 3-е входным устройством 4, вход управлеНИН которого соединен с входами генераторов 5 и 8 и выходом синхронизации генератора 1. Выход входного устройства 4 соединен со схемами 6 и 7 перемножения, на вторые входы которых подаются сигналы с соответствующих генераторов 5 и 8. Выходы схем 6 и 7 перемножения соеди нены с соответствующими входами интеграторов 9 и 10, выходы которых соединены со схемой 11 перемножения, выход которой соединен с выходом 12 устройства. В предлагаемом устройстве при про стоте технической реализации значительно повышается разрешающая способ ность селекции, автоматизируется процесс поиска заданных объектов и, соответственно, повышается экономичность и оперативность поиска полезных иcкoпae ыx. Рассмотрим теоретическое обоснова ние работы устройства. В известном устройстве сигнал ПХ в интервале времени t-to перемножают на опорный сигнал вида (t-i).Vj , (1) где А - амплитуда опорного сигнала; t - текущее время; V - начальная фаза. Далее это произведение интегриру ет. По величине результата интегрир вания судят о наличии сигнала от ис следуемого тела. Оценим разрешающую способность измерений путем анализа его параметрической характеристики. Для простот анализа примем исследуемое тело за шар радиусом а , электропроводностью 6 и магнитной проницаемостью /U.. Тогда ПХ шара описывается выражением --|/ ;„р„о..,и де d -( ; 1,2,3, ... Операции преобразования сигнала в звестном устройстве можно предстаить следующим образом Ь U(oC)v AQts;n u)(big)tVjU(i|dt (3) С небольшой погрешностью выражеие (2 ) представим в виде U(t)Ae Тогда, если AQ А l,io- i-, , имеем, что при Ч О )2 Графики функций (5) и (6) представлены на фиг. 1 (кривые 13 и 14) . Разрешающую способность оценим о величине добротности Q по парамету оС для кривой 13 и по коэффициену прямоугольности для кривой 14. о аналогии с частотным спектром запишем, что ,, dot. -где (A(j - значение параметра, при котором и(с6о) и, , ЛоСи ширина параметрического спектра на уровнях О,7max и 0,1шах соответственно. Тогда для кривой 13 (i 0, 73 KN 0,26, для кривой 14 К„ 0,25. Как видно, разрешающая способность довольно низкая. В случае, если Ul-fcl описывается вь1)ажением (2), кривые 13 и 14 еще более пЬлоги, и величины Q и Kf, - еще меньше. Процедура первого канала, состоящего из входного устройства 4, генератора 5, схемы 6 перемножения и интегратора 9, описывается уравнением (3 1. Процедура второго канала, состоящего из схемы 7 перемножения, генератора 8 и интегратора 10 схемы, представляется выражением вида UjjUJM u{tK(tlcii , (ei где ti, (tr - опорный сигнал, который определяется из общей теории разделения линейно независимых функций (сигналов). Если необходимо выделить и (i) А.:, е на фоне мешающих сигналов /A2e -2-t и U3(i -/Ije -t где и d - коэфф циенты мешающих сигналов, тогда, используя теорию линейного разделе ния, получим,-что ,i е , .(tUo, Л1 - Э . И«--у- I -12 Д « , fH 57g7-) d / 4 А r,(1 2 з() л -дг,. ,г J-1 ) °()j f .2 3 () ) г( Параметрический коэффициент пере дачи и(оС-, полученный для случая оС 1-cf-; приведен на фиг. 2 для различных значений tf Три составляющие для разделения выбраны из ряда соображений: имеетс возможность получить избирательную параметрическую характеристику (фиг. 2), коэффициенты d,-, принимаю значения, при которых возможна техн ческая реализация функции ((tl. При увеличении количества составляюищх oijj коэффициенты очень быстро возр стают, что требует большого динамического диапазона устройства для ре лизации функции (9). Величина также зависит от cf, Если представить (9) через параметр сЛ и подставить iW в (91, то получаем и и.. 2( Г 4-0 2(tf4 г() „ j j . f t. I . TT j fl(/f I (У -r+o/i+cij Зависимость амплитудного множителя ..lill ..jytj приведена на фиг. 3 из которой видно, что с уменьшение коэффициент А значительно возраста Техническая реализация u((ii возможна при изменении параметра сЛ в пределах 1 i сА 0,1. После вычисления UJ(D(.| и Ujjfi) производят их перемножение. Окончательный результат равен . («;i и ,7(оС|(.|, Графики параметрического коэффициента передачи приведены на фиг. 1 кривая 151. На основании числовых и лабораторных исследований получены зависимости добротности Q устройства от величины параметра сА. Кривая функции (3:г((УЧ приведена на фиг. 4, из которой видно, что максимальная добротность составляет при этом ,825 к Кп 0,33. Таким образом, значительно увеличены добротность и коэффициент прямоугольности Кр, и разрешающая способность селекции сигналов переходных характеристик. Изменением параметров Ч в (3 ) и в (9) можно получить как избирательную, так и низкопараметрическую характеристику этих преобразований. Принцип действия устройства (фиг. 5) заключается в том, что в момент окончания импульса тока в генераторном контуре в приемном контуре находится вторичное папе. В результате на выходе схемы 4 образуется импульс напряжения, форма которого приведена на фиг. б. Синхронно с этим импульсом генераторы 5 и б вырабатывают импульсы напряжений t sin и fv. (tl , формы . которых приведены на фиг. 7 и 8 соответственно. Эти импульсы напряжений подаются на схемы 6 и 7 перемножения. На них же подается входное напряжение {фиг. 6). Напряжения с выходов схем 6 и 7 перемножения подается на интеграторы 9 и 10, с вьаходов которых постоянные напряжения подаются на третью схему 11 перемножения. На выходе этой схемы образуется напряжение, равное и (ctl (11). Приведенные расчетные работы и лабораторные испытания на цифровой модели подтвердили эффективность предлагаемого устройства селекции переходных характеристик.

I им

It/ffttKCfcC)

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ, содержащее генератор токовЫх импульсов, к выходу которого подключен генераторный контур, приемный контур, соединенный с входным устройством, вход управления которого соединен с выходом синхронизации генератора токовых импульсов, к которому подсоединен управл яющий вход .генератора линейно нарастающих синусоидальных колебаний, выход входного устройства соединен с первым входом первой схемы перемножения, второй вход которой соединен с выходом генератора линейно Нарастающих синусоидальных колебаний, а выход первой схемы перемножения соединен с входом первого интегратора, отличающееся тем, что, с целью повышения разрешающей способности измерений, устройство дополнительно содержит генератор функции гетеродинирования с перестраивае№лми параметрами, вторую и третью схемы перемножения и второй интегратор, при этом к выходу вход л ного устройства подсоединена вторая схема перемножения, на второй ее вход подсоединен генератор функции гетеродинирования, выход второй схемы перемножения подсоединен к входу второго интегратора, выход которого соединен с третьей схемой перемножения, к второму входу которой подключен выход первого интегратора, выход третьей схемы перемножения является ф выходом устройства, при этом управлякмций вход генератора функции гетероди Oi нирования соединен с выходом си.нхрою низации генератора токовых импульсов.

KM

.,7ff f0,S

Фаг. 2

Фиг.5

Фиг.е