Устройство для геоэлектроразведки Советский патент 1984 года по МПК G01V3/06 

Гграмного блока, первый и второй входы триггера соответственно подключены к выходу первой схемы сравнения кодов и к точке последовательного соединения сигнального входа первого дополнительного счетчика с соответствующим выходом второго дополнительного счетчика, при этом выход второй схемы сравнения, служащий вторым выходом программного блока, подключен к сигнальному входу второго дополнительного счетчика.

1.УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕОЭЛЕКТРО РАЗВЕДКИ, содержащее измерительный блок, включающий последовательное соединение датчика поля вызванной поляризации, стробируюшего измерителя, снабженного двумя управлягадими входами, и регистратора, а также генераторное устройство, включающее последовательно соединенные задающий генератор, делитель частоты, электрически связанный с блоком управляющих импульсов, первый выход кото- рого подключен к управляющему входу коммутатора, сигнальный вход и выход которого соответственно подключены к выходу источника тока и входу питающего датчика, второй выход блока управляющих импульсов подключен к первому управляющему входу стробирующего измерителя, причем блок управляющих импульсов содержит счетчик, первый и второй дешифраторы, сигнальные входы которых подключены к выходам счетчика,а выходы сл.ужат соответственно первым и BTOpfcw выходами блока управляющих импульсов, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности электроразведочных работ, Ъ него до. полнительноо введены программный блок, йнабЖенный двумя входами и двумя выходами, двухвходовая схема совпадения , а первый и второй дешифраторы снабжены каждый блокировочным входом, причем первЕлй вход программного блока подключен к выходу задающего генератора, второй блок к выходу счетчика, первый выход программного блока соответственно подключен к блокировочным входам первого и второго дешифраторов, второй выход - к второму управляющему входу стробирующегЬ измерителя, а электрическая связь делителя частоты и счет чика выполнена посредством соедине- 8 ния выхода первого с первым входом схемы совпадения, второй вход которой подключен к первому выходу программного блока, а выход - к сигнальному входу счетчика. 2. Устройство по П.1, отличающееся тем, что программный блок содержит первый, второй и третий дополнительные счетчики, первый и второй электрически управляемые преобразователи кодов,.первую и вторую схемы сравнения кодов, и триггер с двумя установочными входами и двумя выходами, причем первый и вторюй дополнительные счетчики соединены последовательно, кодовый выход каждо- го из них через преобразователи кода электрически связан с первыми входами соответствующих схем сравнения кодов, второй вход первой из которых служит вторым входом программного блока, а BTopofj вход второй подключен к - кодовому выходу третьего до-г s полнительного счетчика, сигнальный вход которого служит первым входом программного блока, а деблокирующий вход третьего счетчика подключен к первому выходу триггера, второй выход которюго служит первым выходом про

Изобретение относится к технической физике, конкретнее к геоэлек троразведке по методу вызванной пол ризации (ВП), и преимущественно пре назначено для решения задач поисков месторождений полезных ископаемых, структурно- геологического картиродеания как в наземном, так и в скважном вариантах, такжедля изучения водно-физических свойств геологичес ких образований аэрационного пояса при мелиорациях земель к при инженерно-геологических изысканиях. Известно устройство, состоящее из генераторного блока, включающего источник тока, контакторы и питающую линию, а также измерительного блока, включающего приемную линию, и импульсный вольтметр ff « Недостатками данного устройства являются низкие разрешающая способность и производительность исследовательских работ. Известно устройство, состоящее из генераторного устройства, включающего а себя источник тока, тиристорный коммутатор, блок управляющих импульсов и питающую лин.ию, а также приемного устройства, включающего приемную лин.ию и пиковый милливольтметр со стрелочным регистрирующим прибором на выходе. С помощью данного устройства определяют поляризуемость среды .путем пропускания через нее нескольких им пульсов постоянного тока возрастающей деятельности, пауза между котор ми не менее времени релаксации и построения временной характеристики по MrHoaeHHjjM: значениям напряжения вызванной поляризации, измеренным после выключения тока в моменты вре мени при сохранении постоянным отно шения -tg / t , где -t - длительност импульса поляризующего тока, t, время отсчета напряжения ВП относительно заднего фронта импульса поля ризующего тока 2 . Недостатками такого устройства яв ляются низкая производительность ис следовательских работ и большие эне гозатраты, связанные с длительность пропуска тока заряда, определяемая временем для получения последовательности откликов на такое число одиночных импульсов поляризующего тока, которые необходимы длч выявления особенностей формы и поведения кривой. Опыт показывает, что для получения временной характеристики, пригодной для количественной интерпретации, необходимы измерения после воздействия не менее чем 10-20 импульсов поляризующего тока возрастакндей длительности от единиц до первых сотен секунд. С учетом времени релаксации между импульсами на исследование одной точки требуется время до одного часа и более. Наиболее близким к изобретению является устройство, содержащее измерительный блок, включающий последовательное соединение датчика поля вызванной поляризаииии, стробирующего измерителя, снабженного, двумя управляюшими входами, и регистратора, а также генераторное устройство, включающее последовательно соединенные задающий генератор, делитель частоТЫ; электрически связанный с блоком управляющих импульсов, дервый выход которого подключен к управляющему входу коммутатора, сигнальный вход и выход- которого соответственно подключены к выходу источника, тока и входу п итающего датчика, второй, выход блока управляющих импульсов подключен к первому управляющему входу стробирующего измерителя, причем .блок управлякяцих импульсов содержит счетчик, первый и второй дешифраторы, сигнальные входы которых подключены к вЕз1ходам счетчика, выходы служат соответственно первым .и вторым выходами блока управлякяцих импульсов. Определение поляризуемости среды с помощью устройства осуществляют путем пропускания через исследуемую среду импульсов поляризующего тока изменяющейся длительности и измерения разности потенциалов между точками объекта во время пропускания к после| выключения каждого импульса поляризующего тока при условии сохранения постоянным отношения длительности импульса тока заряда к времени измерения разности потенциалов вторич ного поля, отсчитываемых от момента выключения импульса поляризую щего тока 3J . Недостатки известного устройства низкая производительность исследовательских работ и большие энергозатраты, связанные с длительностью пропуска через исследуемую среду серии импульсов поляризующего тока возрастающей длительности. Цель изобретения - повышение про изводительности электроразведочных работ и снижение энергозатрат при исследовании параметров поляризуемо сти среды в полевых условиях. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для геоэлектро разведки, содержащее измерительный блок, включающий последовательное соединение датчика поля ВП, стробирующего измерителя, снабженно1о двумя управляющими входами, и регистратора, а также генераторное уст ройство, включающее последовательно соединенные задающий генератор, дели тель частоты, электрически связанный с блоком управляющих импульсов, первый выход которого подключен к управ ляющему входу коммутатора, сигнальный вход и выход которого соответственно подключены к выходу источника тока и входу питающего датчика, второй выход блока управляющих импульсов подключен к первому управляющему входу стробирующего измерителя причем блок управляющих импульсов со держит счетчик, первый и второй дешифраторы, сигнальные входы которых подключены к выходам счетчика, а выходы служат соответственно первым и вторым выходами блока управляющих импульсов, дополнительно введены про граммный блок, снабженный двумя входами и двумя выходами, двухвходовая схема совпадения, а первый и второй дешифраторы снабжены каждый блокироровочным . входом, причем первый вход программного блока подключен к выходу задающего генератора, второй вход - к выходу счетчика, первый выход программного блока соответственно подключен к блокировочным входам первого и второго дешифраторов, второй выход - к второму управляющему входу стробирующего измерителя, а электрическая связь делителя частоты и счетчика выполнена посредством соединения вьЕсода первого с первым входом схемы совпадения, второй вход которой подключен к первому выходу программного блока, а выход - к сиг« нальному входу счетчика. При этом программный блок содержит первый, второй и третий дополннтельные счетчики, первый и второй электрически управляемые преобразователи кодов, первую и вторую схемы сравнения кодов и триггер с двумя установочными входами и двумя выходами, причем первый и второй дополнительные счетчики соединены последовательно, кодовый выход каждого из них через преобразователи кода электрически связан с первыми входами соответствующих схем сравнения кодов, второй вход первой из которых служит вторым входом программного блока, а второй вход второй подключен к кодовому выходу третьего дополнительного счетчика, сигнальный вход которого служит первым входом программного блока, а деблокирующий вход третьего счетчика подключен к первому выходу триггера, второй выход которого служит первым выходом программного блока, лервый и второй входы триггера соответственно подключены к выходу первой схемы сравнения кодов и к точке последовательного соединения сигнального входа первого дополнительного счетчика с соответствующим выходом вто-: рого дополнительного счетчика, при этом выход второй схемы- сравнения, служащий вторым выходом программного блока,, подключен к сигнальному входу второго дополнительного счетчика. На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - структурная схема програм много блока; на фиг.З - диаграммы выходных состояний отдельных элементов, поясняющие принцип работы устройства. Устройство (фиг.1) для геоэлектроразведки содержит измерительный блок 1, включающий последовательное соединение датчика 2 поля вызванной поляризации, стробирующего измерителя 3,снабженного двумя управляющими входами 4 и 5, и регистратора 6, а также генераторное устройство 7, содержащее последовательно соединенные задающий генератор 8, делитель 9 частоты, электрически связанный с блоком 10 управляющих импульсов,.первый дьрсод которого подключен к управляющему входу 11 коммутатора 12, сигнальный вход и выход которого соответственно подключены к выходу . источника 13 тока и входу питающего датчика 14, второй выход блока 10 управляющих-.импульсов подключен к первому управляющему входу 4 стробирующего измерителя 3. Блок 10 управляющих импульсов содержит счетчик 15 длительности импульса поляризующего тока, первый 2 16 и вторюй 17. дешифраторы сигнальные входы которых подключены к выходам счетчика 15, а выходы служат соответственно первым и вторш 1 выходами блока 10 управляющих импульсов. Устрой ство также содержит програмг- ный блок 18, снабженный двумя входами 19 и 20 и двумя выходами, причек первый вход 19 программного блока 18 подключен к выходу задающего генератора 8, второй вход 20 - к выхо ду счетчика 15. Первый выход програм много бцрха соответственно поклюпчен к блокировочным входам 21 и 22 первого 16 Pi второго 17 дешифраторо второй выход - к второму управляющег входу 5 стробирующего измерителя 3, а электрическая связь делителя 9 ча стоты и счетчика 15 выполнена посредством соединения выхода делителя 9 частоты с первым входом схемы 23 совпаденияf второй зход которой под ключен к первому выходу програм- много блока 18, а выход .- к сигнал ному входу счетчкка 15 длительности импульса поляризующего тока. Датчики 2 и 14 выполнены извест-jHfcJivi образам и аредставляют каждый систему электродов, обеспечивагащи электрический контакт с исследуемой средой, Программный блок 18 (фиг.2) содержит три дополнительных счетчика 24-26, из которых первый для подсчета текущего номера прерывания второй - для подсчета текуш.его номера строба,- а третий - для отсче та длительности прерывания, а также первый 27 и второй 28 злекгрическр управляемые преобразователи кодов, первую 29 и вторую 30 схемы сравнения кодов и триггер 31 прерывамия с двумя устг1ковочна ди входами 32 и 33 и двумя выходами 34 и 35,- Первый 24 второй 25 дополнительные -счетчики соединены последовательно, кодовый выход каждогсэ из них через преобразователи 27 и 28 кода электрически связаны с первыми входами соотзетствующих схем 29 и 30 сравнения кодов,- нторой вход первой из которых служит вторым входом програь-гыного блока 18, а второй вход второй подключен к кодовому выходу третьего дополнительного счетчика 26, Его сигнальный вход слу;кит первым входом программного блока 18, а деблокирующий вход третьего дополнительного счетчика 26 подключен к первому выходу 34 триггера 31 прерывания, второй выход 35 которого служит первым выходом nporpahiMHoro бло ка. 18,, первый и второй входы 32 и 3 триггера 31 прерывания соответствен но подключены к выходу первой схег- 1ы 29 сравнек я кодов и к точке после-,аЬвд.ельяого соединения сигнального входа первого лополнительного счетчика 24 номера прерывания с соотБеТСТВуЮЩШ4 выходом второго ДОПОЛ нктельного счетчика 25 номера строба. Выход второй схемы 30 сравнения кодов. слу-лсащий вторыг,1 выходом програ1лг/;ного блока 18, подключен к сигнальному входу второго дополнительного счетчика 25 Синхронизирующий вход BTOPOIO преобразователя 28 кодов подключен к выходу первого лополнительного счетчика 24 номера прерывания. Преобразователи 27 и 23 кодов могут быть выполнены различными известными способами: в виде электрически программируемого полупостоянного запоiviHHaiCiciero устройства, или в виде наборов ламельных переключателей с ка лмутационным програм1мированием посредством системы проводников, или в виде микропроцессора,. Устройство для гсоэлектроразведки работает следующим образом. Задающий генератор 8 вырабатывает последовательность тактовых имп /лйсов, поступающих через делитель 9 частоты и схему 23 совпадения на счетчйк 15 длительности импульса поляризующего тоха. Коэффициент деления .целителя 9 частоты выбирается таким образом, чтобы обеспечить не обхолиь-5ый вре.меняый диапазон длительносди поляризующего который в свою очер€ дь зависит от типа и особзнностей зещественного состава исследуемых объектов, С помощью первого дешифратора 16 задают макскмальн%ло длительность,,.) импульса поляризующего тока из тойсерки импульсов возрастающей длительности, которой необходго/ю воздейса ковать на исследуемую среду для выявления особенностей формы и повецеикя кривой Ugp (t) , . Включение и выключение пaляpизi oщего тока, пропускаемого через исслеДуекгую среду, осуществляет коьниутатор 12.; управл.чеглый дешифратором 16, Второй дешифратор .17 ш«1пульссв синхррнизадиР. под воздействием выходного кода счетч:ика 15 во время пропускания поляризующего тока вырабатывает ЛдМпульсы синхронизации;, осутдествляя запуск стробирующего измерителя 3 для измерени.ч напряжения пропускания U,, , Текутднй код счетчика 15, соответствую11й-5й текущей длитeльнocт з импульса поляризующего тока, поступает также на вторсй вход програм1 ного блока 18, который в соответствующие моменты времени выдает на первом выходе сигнал прерывания 36 импульса пол яри 3 шлющего тока (Фиг.З). Сигнал прерывания 36 блокирует прохоясдемие импульсов синхронизации иэ второго дешифратора 17 на первый управлякуций вход 4 стробирующего иэмеркте..;. 3. запрещает про.хож,де.чие тактовой частоты через схему 23 сов падения на сигнальный вход счетчика 15 длительности импульса поляризующ го тока, а также воздействует на блокирующий вход 21 дешифратора 16 который в свою очередь прерывает с помощью коммутатора 12 протекание поляризующего тока через исследуему среду. Во время прерывания импульса поляризующего тока програмг/ный блок 18 вырабатывает на втором выходе последовательность 37 стробирующих импульсов, поступающих на- второй управляющий вход 5 стробируюш его измерителя 3, который осуществляет в моменты появления стробов запоминание и измерение напряжения вызванной поляризации. Таким образом за время действия импульса поляризующего тока, задаваемого дешифрато ром 16, программный блок 18 вырабатывает на св-оем первом выходе сигна 36 прерывания импульса поляризующег тока, содержащий h интервалов прерывания и используемый для управления первым дешифратором 16. Комглутатор 12, питаемый источником 13 то ка, под воздействием управляюгдего сигнала первого дещифратора 16, вырабатывает с помощью питаквдего датчика 14 в заземленной линии поляризующий токовый импульс 38 СП прерываниями. На фиг.З приведена результирующая кривая 39 напряжения U(t) от воздействия поляризующего токового импульса 38, наблюдаемая в датчике 2 поля вызванной поляризации. Стробирующий измеритель 3 во время каждого прерывания поляризующего тока под воздействием последовательности стробирующих импульсо 37 осуществляет m измерений напряжения вызванной поляризации Ugfj . Програ1У1Мный блок 8 (фиг. 2) работает следующим образом. Первая схема 21 сравнения кодов сравнивает текущий код, поступакнций из счетчика 29 через второй вход программного блока 18, с кодом момента прерывания тока заряда, посту пающего с выхода первого преобразователя 27 кодов, который в свою очередь определяется состоянием пер вргбдополнительного счетчика 16 но мера прерывания, и вырабатывает в момент равенства кодов импульс, который устанавливает триггер 31 прерывания в единичное состояние. Сигнал с второго выхода триггера 23 прерывания через первый выход nporpaf-JMHoro блока 18 осуществляет прерывание поляризующего тока, а си нал с первого выхода 34 триггера 31 прерывания деблокирует третий дополнительный счетчик 26 длительности прерывания, который под воздействием тактовой частоты, поступающей через первый вход программного блока 18, нака.плиБает код, пропорциональный длительности прерывания поляри-зуюцзго тока. Вторая схема 30 сравнения кодов, сравнивая текуц;ий код третьего дополкительного счетчика 26 с кодом момента измерения, поступающего с выхода второго преобразователя 20 кодов, который в свою очередь определяется выходным кодом второго дополнительного счетчика 25 номера строба и для поддержания постоянным {- /t-J. ВЫХОДНЫЕ кодом первого дополнительного счетчика 24 номера .прерывания вырабатывает в момент равен-венства кодов импульс строба. Импульс строба поступает через второй выход программного блока 18 ка второй управляющий вход стробирующего измерителя 3, который, под его воздействием осуществляет измерение напряжения вызванной поляри-г . зации, а также поступает на сигнальный вход второго дополнительного счетчика 25, который увеличивает свое состояние на , задавая тем самым через второй преобразователь 28 кодов кед очередного момента стробирования измерителя. После того, как с выхода схемы 30 сравнения кодов поступает m импульсов стробирования второй дополнительный счетчик 25 номера строба вырабатывает импульс переполнения, который устанавливает триггер 31 прерывания S нулевое состояние, а также увеличивает состояние первого дополнительного счетчика 24 на , задавая тем самыь1 через первую 27 сравнения кодов новое значение момента прерывания поляризующего тока. Устанавливаясь в нулевое состояние,- триггер 31 блокирует работу третьего дополнительного счетчика 26 обнуляемого при этом, а также через первый выход nporpaMj.SKcro блока 1В вы,ас.ет сигнал окончания прерыканин поляризующего тока.iflajiee процесс повторяется и за Бремя действия импульса поляризующего тока програмтлный блок 18 вырабатывает на своем первом выходе сигнал 36 прерывания поляризующего тока, а на втором выходе - последовательности импульсов 37, по которым стробируюпщй измеритель 3 измеряет выборки напряжения вызванной поляризации Uan Емкость первого дополнительного счетчика 24 номера прерывания выбирается не менее .чем число ft .а емкость второго дополнительного счетчика 25 номера строба должна быть равна /а.

Моменты перрывания импульса поляризующего тока устанавливают в соответствии с геометрической прогрессиейI

,.

где п - номер прерывания импульса поляризующего тока; ti - время от начала пропускания поляризующего ток до момента первого прерывания;

CJ - знаменатель геометрической прогрессии, который обычно выбирают из соотношения . Моменты появления стробирующих импульсов во время прерывания поляризующего тока устанавливают в соответствии с формулой

-,. .р.-4ij-.i

,гдё И т - номер строба во время

прерывания поляризующег тока;

1 - время появления j -импул :са строба во время i -го

прерывания поляризующего тока, отсчитанного о начала i -го прерывания; Pj - коэффициент пропорциональности, причем

- ,.,.,03}

- суммарная длительность

поляризующего тока, отсчитанная от начала пропускания тока до ) -го прерывания.

Положительный эффект, заключающийся в уменьшении времени полевых работ и сокращении энергозатрат, достигается тем, что измерение вызванной поляризации осуществляется не только после окончания действия импульса поляризующего тока, но и в процессе его действия во время коротких прерываний тока.

Эффект вызванной поляризации, измеряемой во время i -го прерывания, возникает согласно принципа суперпозиции, от воздействия суммарной длительности поляризующего тока, отсчитанной от начала его пропускани и до -го прерывания.

Предлагаемое устройство позволяет заменить воздействие серии импульсов поляризующего тока возрастающей длительности t, ,12 n + i с временем релаксации между ними 1 рел. / 2 рел. воздействием импульса поляризующего тока длительностью tn+1 , не уменьшая при этом информативности метода.

Увеличение производительности исследовательских работ за счет сокращения времени исследования можно определить по соотношению

,П+1 t1

1 11 т I II

.,)n.1,

где г, - длительность , -го импульса поляризующего тока; . - длительность i -го интерва ла релаксации после i -го импульса поляризующего тока, выбирается не менее, чем 1,5.t; ; П41 - длительность последнего.

импульса поляризующего тока,

В случае, когда знаменатель геометрической прогрессии составляет

10 I1

-л)О , производительность С увеличиается в У раз. Для повышения помехозащищенности и уменьшения погрешности измерения пропуск импульса поляризующего тока повторяют несколько раз с различной полярностью в каждом месте полевых наблюдений.

Таким образом, предлагаемое устройство, благодаря введению дополнительных элементов и новых связей, обеспечивает повышение производительности исследовательских работ и снижение энергозатрат при производстве полевых работ,