Буксируемый электрический зонд Советский патент 1984 года по МПК G01V3/15 

.1 Изобретение относится к исследо ваниям придонных отложений и может быть использовано при исследовании желе30-марганцевых конкреций. Известны микрозондовые устройств применяемые в каротаже, которые могут быть использованы для исследова ния придонных отложений, например двух- и четырехэлектродные зонды, представлякнцие собой буксируемые электрические зонды в виде диска из непроводящего материала, на одну из поверхностей которого выведены питающие и измерительные электроды. Этой стороной зонд прижимается к исследуемой поверхности, в процессе измерений. Микрозондовые устройства подключают к источникам питания и измерительным схемам lj . Известен также каротажный буксируемый электрический зонд для измерений по мето.чу.разности conpoTifBлений, который выполнен в виде, fflapa и состоит из измерительного заземления, образующего.шаровой пояс, и двух соединенных между собой заземлений сравнения. Заземления измерительное и сравнения соединены посредством кабеля с источником тока 21 . Известные каротажные буксируемые электрические микрозондовые устройства имеют сравнительно низкую точность. Такими устройствами можно . в море определить границу коренных и осадочных неконсол идированных пород, но нельзя измерять: малые при ращения проводимости. Буксируемые электрические зонды требуют применения систег; ориентации относительно поверхности дна, иначеJ опрокидываясь, они перестают измерять проводимость дна и измеряю проводимость воды. Система ориентации для подобного зонда представляе собой громоздкое и тяжелое устройство Наиболее близким к предлагаемому является буксируёмьй электрический зонд, содержащий питающий электрод, размещенный в полости непроводащего основания, и два измерительных электрода, размещенных у выходных отверстий сквозного канала, соедине ного с полостью, и подключенных к усилителю. Известное устройство поз воляет увеличить точность измерений проводимости и выполнять зонд без ориентирующего приспособления, так 0 как обе стороны зонда идентичны и могут быть рабочими з. В том случае, когда требуется измерять приращения удельного сопротивления, вызванные присутствием отдельных экземпляров конкреций, залегающих на проводящем иле, известный буксируёмьй зонд не обеспечивает необходимой точности измерений. Чувствительность измерений должна быть порядка 0,01.Ом. В то же время ил на котооом залегают конкреции, имеет удельное сопротивление птжмерно на 0,05 Ом большее, чем вода. т.е. сигнал от ила будет превышать сигнал от конкреций.Проводимость ила изменяется по профилю буксировки и зависит от глубины погружения зонда в ил. Поэтому известное устройство не сможет выделять сигналы от конкреций на фоне сигнала от ила. Цель изобретения - увеличение разрешающей способности измерений. Поставленная цель достигается тем, что в буксируемый электрический зонд, содержащий питающий электрод, размещенный в полости непроводяще- го основания, и два измерительных электрода, размещенных у выходных отверстий сквозного канала, соединенного с полостью, и подключенньк к усилителю, дополнительно введен второй аналогичный электрический зонд, размещенный на этом же непроводящем основании на заданном расстоянии от первого, при этом питающие электроды соединены между собой, а измерительные электроды, размещенные на противоположных сторонах непроводящего основания у обоих зондов, соединены между собой так, что два из них объединены непосредственно, а два других - через обмотку измерительного трансформатора. Для уменьшения уровня помех внутри сквозных каналов установлена заслонка, которой .регулируется ток, вытекающий через выходные отверстия каналов. Для того, чтобы определить приращение проводимости пород дна относительно воды, одна из пар измерительных электродов соединяется через обмотку измерительного трансформа.тора. , На фиг. 1 приведена схема предлагаемого буксируемого зонда; на иг. 2 - узел устройства с заслонками. Устройство состоит из непроводящего основания-1, питающих электродов 2 и 3, установлен:ных в полостях 4 и 5, которые соединяются с наружной средой сквозными каналами 6 и 7 У выходных отверстий каналов устано лены измерительные электроды 8 - 11 Питающие электрода 2 и 3 соединены между собой. Электроды 9 и 10 подсо динены к одной клемме усилителя 12, а. электроды 8 и 11 - к дргугой, прич электрод 8 непосредственно, а элект род 11 через обмо.тку измерительного трансформат.о.ра 13. На фиг. 2 показаны непроводящее оенование 1, питающий электрод 2, полость 4, канал 6, измерительные электроды 8, 9 и заслонки 14. Устройство работает следующим образом. Ток Л J проходящий через питающи электроды 2 и 3, полости 4 и 5 и разветвляющийся в каналах 6 и 7, создает определенные потенциаль на электродах 8-11, В воде эти потенциалы равны и на входе усилителя 12 напряжение равно нулю. На дне электроды, например, 8 и 10 имеют равные между собой потенциалы. На электродах 9 и It потенциалы тоже равны, но меньше потенциалов на электродах 8 и 10. Поэтому результирующий сигнал на входе усилителя 12 равен нулю. Если конкреция находится, например, у электрода 8,то потенциал этого электрода больше потенциала электрода ТО. Следовательно, потенциал соединенных элект родов 8 и 11 больше потенциала соединенных электродов 9 и 10 и на входе усилителя появляется напря- жение, В связи с тем, что Hi ieются некоторые ошибки изготовления геометрии полостей и каналов, токи через каналы отличаются и создают начальный сигнал на входе усилителя 12, Этот сигнал вызывает помеху в виде дрейфа показаний зонда, и таким обра зом ограничивает разрешающую способ ность устройства. Кроме того, огран чивается динамический диапазон изме рительного тракта. Для устранения этого источника помех в каналах уст новлены заслонки 14, которыми регулируется величина электрического тока через каналы. Токи устанавлива ются одинаковыми в обоих узлах зонд Части тока, которые разветвляются в каналах, тоже уравниваются предварительно с помощью заслонки перед тем, как выполняется измерение на дне. Уравнивание токов производится при положении зонда в воде по показаниям прибора, подключенного к питающей цепи, затем к парам измерительных электродов 8, 9 и 10, 11. Уравнивание токов вьиолняется до тех пор, пока результирующий сигнал, на входе усилителя не. уменьшится до величины порядка 25-5.0 мкВ. При этом токи через питающие электроды составляют 10-20 мА, каналы имеют в поперечном сечении ширину 0,5 см и длину 12 см, а измерительньй электрод имеет вид прямоугольной полосы с продольным отверстием шириной 1 см и дпиной 13 см. Результирующий сигнал на входе усили.теля при расположении зонда на иле из-за неточности балансировки и изго товления деталей не превышает ЮОмкВ, сигнал от конкреций, имекш их средний диаметр 2 см и находящихся у одного электрода, превышает 150 мкВ, т.е. соотношение полезного сигнала и сигнала помехи составляет не менее 1 ,5 . . Следовательно, разрешающая способность увеличивается по сравнению с известным устройством в несколько раз (не менее чем в 7,5 раз).. Проверка предлагаемого устройства показала., что предварительная настрой ка может вьшолняться достаточно редко, например раз в месяц. В .связи с тем, что результирующий сигнал равен или близок к нулю и на однородной поверхности дна и в воде, используется соединение одной из пар измеритeJJЬныx электродов через тра;нсформатор 13. В том случае, когда зонд находится на. дне, потенциал электрода, расположенного у дна, брльше,чем лотенциал электрода, находящегося на противоположной стороне основания в воде, и на выходной обмо.тке трансформатора возникает напряжение, пропорциональное разности проврдимостей пород дна и воды. Этот сигнал измеряется и используется для контроля за положением буксируемого зонда, т.е. протягивается ли зонд по дну шти планирует в воде, и может использоваться для определения пров.одимости пород дна. $ Таким образом, предлагаемое устройство за счет применения второго узла с питаюод{м и измерительными электродами, т.е. вычита;нии сигнала от ила, а также за счет применения корр(ктнрующих заслонок обеспечивает большую разрешающую способность измерений при поисках зон распростр нения конкреций, чем известные устройства. При этом обеспечивается контроль положения зонда на дне и 0 возможность измерять проводимость пород дна. Автономный буксируемый электрический зонд в виде двух узлов с электродами, расположенньми на плоскостях, выполненных в виде крьшьев и электронной части, размещенной в герметичном контейнере, позволяет определить границы распространения конкреций и оценивать распределение конкреций по профнпю.

1. БУКСИРУЕМЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЗОНД, содержащий питающийi электрод, размещенный в полости непроводящего основания, и два измерительных электрода, размещенных у выходных отверстий сквозного канала, соединенного с полостью, и подключенных к усилителю, отличающийся тем, что, с целыа увеличения разрешающей способности измерений, в него введен второй аналогичный электрический зонд, размещенный на этом же непроводящем основании на заданном расстоянии от первого, при этом питающие электроды соединены между собой, а измерительные электроды, размещенные на противоположных сторонах непроводящего основания у обоих зондов, соединены между собой так, что два из них объединены непосредственно, а два других - через обмотку измерительного трансформатора. 2. Зонд ПОП.1, отличающийся тем, что внутри сквозных каналов установлена заслонка.