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

Изобретение относится к техничес кой физике, а конкретно к техническим средствам индуктивной электроразведки, выполняемой методом переходных процессов, и может быть использовано при поисках месторождений полезных ископаемых и структурн геологическом.картировании. Известны устройства для индуктив ной электроразведки методом переход ных процессов, содержащие генератор импульсов тока, генераторный и приемный датчик, измеритель ЭДС переходного процесса, состоящий из последовательно соединенных стробирующих аналоговых ключей, аналоговых накопителей и усилителей l и 2j . Недостатком данных устройств для геоэлектроразведки методом переходных процессов является низкая точность измерения переходного импедан са почвы в зоне аэрации, что обусло лево динамическими погрешностями стробирующих аналоговых ключей и аналоговых накопителей. .Наиболее близким к изобретению по технической сущности является ус тройство для геоэлектроразведки, содержащее генератор импульсов,последовательно соединенные источник постоянного тока, коммутатор и гене .раторный датчик, последовательно со единенные приемный датчик, усилител и компарагор напряжений, неинвертирунхций вход которого подключен к выходу цифроаналогового преобразова теля, вход которого соединен с выходом суммирующего счетчика, подклю ченного входом к выходу первого сче чика через первый дешифратор циклов и к первому входу первого накаплива ющего измерителя временных интервалов. Устройство содержит также запоминающий пиковый детектор и вычита ющий счетчик з . Недостаток известного устройства ограниченная точность измерения пер ходного процесса, т.е. импеданса почвы в зоне аэрации, что относится к области малых наблюдаемых времен, где усиливается влияние высокочастотных помех и широкополосных шумов на входе измерителя на точность отсчета времени, когда ЭДС переходного процесса как на возрастающем, так и на спадающем участках является немонотонной функцией. Цель изобретения - повышение точности измерений переходного импедан са. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для геоэлектро разведки, содержащее генератор импульсов, последовательно соединенные источник постоянного тока, комму татор и генераторный датчик, последовательно соединенные приемный датчик, усилитель и компаратор напряжений, неинвертирующий вход которого подключен к выходу цифроаналогового преобразователя, вход которого соединен с выходом суммирующего счетчика, подключенного входом к выходу первого счетчика через первый дешифратор циклов и к первому входу первого накапливающего измерителя временных интервалов, дополнительно второй накапливающий измеритель временных интервалов, формирователь импульса, двухвходовая схема ИЛИ, последовательно соединенные трехвходовая схема И, второй счетчик, второй дешифратор и одновибратор, первый выход которого соединен с управляющим входом коммутатора и с первым входом схегуы ИЛИ, а второй выход с вторым входом первого накапливающего измерителя временных интервалов и, с первым входом схемы И, второй вход которой соединен с выходом генератора импульсов, а третий вход схемы И подключен к входу формирователя импульса и к первому выходу компаратора, вход сброса второго счетчика подключен к выходу схемы ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом формирователя импульса, вход первого счетчика подключен к , выходу второго дешифратора, а первый вход второго накапливающего измерителя временных интервалов, второй вход которого соединен с входом суммирующего счетчика, подключен к второму выходу компаратора напряжений. На фиг.1 изображена структурная схема устройства для геоэлектроразведки; на фиг.2-6 - эпюры сигналов в различных точках устройства, поясняющие принцип его работы. Устройство для геоэлектроразведки методом переходных процессов содержит генератор 1 импульсов, последовательно соединенные источник 2 постоянного тока, коммутатор 3 и генераторный датчик 4, последовательно соединенные приемный датчик 5, усилитель б и компаратор 7 напряжений, неинвертирующий вход которого подкл очен к выходу цифроаналогового преобразователя 8, вход которого соединен с выходом суммирующего счетчика 9, подключенного входом к выходу первого счетчика 9, подключённого входом к выходу первого счетчика 10 через первый дешифратор 11 циклов и к первому входу первого накапливающего измерителя 12 временных интервалов, второй накапливающий измеритель 13 временных интервалов, формирователь 14 импульса, двухвходовую схему ИЛИ 15, последовательно соединенные трехвходовую схему И 16, второй счетчик 17, второй дешифратор 18 и одновибратор 19, первый выход которого соединен с управлянвдим входом коммутатора 3 и с первым входом схемы ИЛИ 15, а второй выход - с вторым входом первого накапливающего измерителя 12 временных интервалов и с первым входом схемы И 16, второй вход которой соединен с выходом генератора 1 импульсов, а третий вход схемы И 16 подключен к входу формирователя 14 импульса и к выходу компаратора, вход сброса второго счетчика 17 подключен к выходу схемы ИЛИ 15, второй вход которой соединен с выходом формирователя 14 импульса, вход первого счетчика 10 подключен к выходу второго дешифратора 18, а первый вход второго накапливающего измерителя 13 временных интервалов, второй вход которого соединен с входом суммирующего счетчика 9, подключен к второму выходу компаратора 7 напряжений.

На эпюрах приведены сигнал 20 на первом выходе одновибратора 19 (фиг.2), выходной сигнал 21 усилителя 6 (фиг.3), сигнал 22 на выходе компаратора 7 напряжений (фиг.4), выходной сигнал 23 генератора 1 импульсов (фиг.5), цифровой выходной код 24 второго счетчика 17 и импульный сигнал 25 на выходе второго дешифратора 18 (фиг.б).

Устройство для геоэлектроразведки работает следующим образом.

Выходной сигнал 20 одновибратора 19, первоначальный запуск которого производится внешним сигналом не показан, поступает на управляющий вход коммутатора 3 и через схему ИЛ 15 на вход сброса второго счетчика 17.

Под действием сигнала 20 управления в генераторном датчи-ке 4 возникают коммутационные импульсы тока которые во времени должны быть разделены паузой.

Во время пауз в приемном датчике 5 наводится ЭДС вторичного поля с выходным сигналом 21, которая усиливается усилителем бис его выхода поступает на инвертирующий вход компаратора 7 напряжений, на неинвертирующий вход которого поступает пороговое напряжение сравнения Lnop-N jnp-V,т где Wynp - выходной код суммирующего счетчика 9; -)т -эталонное напряжение внутреннего источника цифроаналогового преобразователя 8.

Компаратор 7 напряжений производит сравнение выходного напряжения усилителя 6 с пороговым напряжением и пор и формирует на своем выходе логический сигнал вида 22, поступающий на вход формирователя 14 импульса и на третий вход схемы И 16.

Формирователь 14 импульса через схему ИЛИ 15 производит сброс второго счетчика 17 всякий раз, когда

уровень выходного логического сигна ла 22 компаратора 7 становится нулевым.

Схема И 16 обеспечивает подключение выхода генератора 1 импульсов к входу второго счетчика 17, если уровень выходного сигнала 20 управления одновибратора 19 равен нулю, а уровень выходного сигнала 22 компаратора 7 равен единице.

Второй счетчик 17 совместно с вторым дешифратором 18, порог срабатывания которого равен N , служит для формирования импульса 25 згпуска одновибратора 19, задержанного относительно переднего фронта выходного логического сигнала 22 компаратора напряжений 7 на эталонный интервал времени Тз Кэ/Рт где FT частота выходного сигнала 23 генератора 1 импульсов, При этом импульсный сигнал 25 запуска формируется в том слкчае, если длительность уровня логической единицы сигнала 21 на отрезке паузы выходного сигнала управления 20 больше или равна эталонному интервалу времени Тд, в противном случае второй счетчик 17 чере схему ИЛИ 15 обнуляется выходным сигналом формирователя 14 импульса и импульс 25 запуска на выходе второго дешифратора 8 не формируется.

Длительность эталонного интервала времени Тэ выбирается с учетом Т Тэ (0,2-0,3)Ти , где длительность переднего фронтавыходного сигнала 21 усилителя 6) TU длительность импульса выходного сигнала 20 одновибратора 19. При этом выполнение первого условия исключает влияние высокочастотных помех и широкополосных шумов на отрезке времени Тпф на точность отсчета искомых интервалов времени од и tg переходного процесса 21. Выполнение второго условия снижает влияние переднего фронта коммутационного импульса тока вида 20 на ЭДС вторичного поля вида 21. ,

В результате формирования импульса 25 запуска, задержанного относительно заднего фронта сигнала 20 управления на время ь0 -УЗ , производится автоматический запуск одновибратора 19 и на его выходе формируется сигнал 20 управления с периодом следования Tgg импульсов, определяемым из выражения Тд с;ц-i-T, Тц .

Первый накапливающий измеритель 12 временных интервалов производит измерение и статистическое усреднение результатов измерения временного интервалаб - Тз на отрезке накопления Т„, - m (tg 4-т 5) ; где m - число импульсов 25 запуска, соответствующее порогу срабатывания первого дешифратора 11 циклов, которые с выхода второго дешифратора 18 поступают на вход первого счетчика 10.

Второй накапливающий измеритель 13 временных интервалов производит измерение и статистическое усреднение результатов измерения (и статистическое усреднение J временного интервала на отрезке накопления Тцц CL t позволяет косвеиным методом вычислять значение искомого временного параметра to .

Статистическое усреднение результатов измерения временных интервалов(св+Т,) HC e-oal уменьшает влияние шумов и помех на точность измерения искомых параметров а и в ЭДС переходного процесса вида 21 при заданном значении Unop.

Автоматическое дискретное изменение порогового напряжения сравнения ипор компаратора 7 в устройстве для геоэлектроразведки обеспечивается подклгочеаием входа суммирующего счетчика 9 к выходу первого дешифратора 11 циклов на котором формируются импульсы с периодом следованияТц-ш-Тдв.

В устройстве для геоэлектроразведки точность измерения временных интервалов Сд н ср определяется частой выходного сигнала 23 генератора импульсов и может составлять десятки наносекунд, а дискретность отсчета порогового напряжения сравненияU op компаратора 7 зависит от числа разрадов цифроаналогового преобразователя 8 и может составлять доли милливольта.

Таким образом, предлагаемое устройство для геоэлектроразведки благодаря введению второго накапливающего измерителя временных интервалов, формирователя импульса, двухвходовой схемы ИЛИ, трехвходовой схемы И., второго счетчика, второго дешифратора и одновибратора обеспечивает повышение точности измерения параметров Unopi a и OB в широко интервале измерения искомых временных параметров Сд и t и позволяет существенно повысить достоверность косвенного измерения переходного импеданса приповерхностных слоев почвы на фоне высокочастотных помех и широкополосных шумов.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ , содержащее генератор импульсов , последовательно соединенные источник постоянного тока, коммутатор и генераторный датчик, последовательно соединенные приемный датчик, усилитель и компаратор напряжений, неинвертирующий вход которого подключен к выходу цифроаналогового преобразователя, вход которого соединен с выходом суммирующего счетчика, подключенного входом к выходу первого счетчика через первый дешифратор циклов -и к первому входу первого накапливагацего измерителя временйых интервалов, о тличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений переходного импеданса, в него введены второй накапливающий измеритель временных интервалов, формирователь импульса, двухвходовая схема ИЛИ, последовательно соединенные трехвходовая схема И, второй счетчик, второй дешифратор и одновибратор, первый выход которого соединен с управляющим входом коммутатора и с первым входом схемы ИЛИ, а второй выход - с вторым входом первого накаплийакадего измерителя временных интервалов и с первым входом схемы И, второй вход которого соединен с выходом СО генератора импульсов, а третий.вход схемы И. подключен к входу формирователя импульса и к первому выходу крмпаратора, вход сброса второго счетчика подключен к выходу схемы в ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом формирователя импульса, вход первого счетчика подключен к выходу второго дешифратора, а первый вход вторрго накапливающего 4 измерителя временных интервалов, второй вход которого соединен с 4; .входом суммирующего счетчика, подСП ключен к второму выходу компаратора напряжений. а