Устройство для геоэлектроразведки Советский патент 1985 года по МПК G01V3/10 

СО

оо сд СП Изобретение относится к устройствам для геоэлектроразведки методом переходных процессов J основанным на излучении нестационарного электромагнитного поля в геологической среде, и может быть использовано для поиска полезных ископаемых, а также в устройствах, требующих высокую степень прямоугольности импульсов тока в индуктивной нагрузке. Известно устройство для индуктивной геоэлектроразведки методом переходных процессов, содержащее излучательную генераторную установку и измерительную, установку, содержащую приемную рамку (петлю), коммутатор, усилитель, регистратор, подключенный к выходу импульсного усилителя, фиксатор уровня и связанные с ним два или несколько синхронных фильтров. Генераторная установка представляет собой управляемый задающим генератором мощный ключ, который замыкает источник постоянного тока на генераторную рамку. В рамке (петле) возникают прямоугольные импульсы тока, которые посылаются в исследуемое пространство 1. Недостатками устройства являются относительно большое время среза импульсов тока (), а также непосредственная связь генераторной петли с источником постоянного тока, обуславливающая наличие в петле остаточного тока, что увеличивает погрещность измерения Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для геоэлектроразведки методом переходных процессов, содержащее излучатель электромагнитного поля, выполненный в виде незаземленного контура, генератор импульсов тока, состоящий из источника постоянного тока, схемы управления и подключенного к ним коммутатора, подключенный к излучателю, и измеритель, выполненный из стробирующего ключа, импульсного усилителя, выходных ключей, схемы управления ключами, усилителя постоянного тока и регистратора. Устройство позволяет уменьшить время среза за счет увеличения предельно допустимого напряжения, которое способен коммутировать коммутатор, построенный на схеме сбалансированного моста, но при этом коммутирующие элементы, входящие в противоположные плечи моста, должны быть подобраны по динамическим параметрам с высокой степенью точности 2. Недостатком известного устройства является недостаточная точность измерений, ограничиваемая тем, что параметры элементов, входящих в состав коммутатора, нестабильны во времени и изменяются под действием климатических условий. Целью изобретения является повыщевие точности измерений. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для геоэлектроразведки методом переходных процессов, содержащее излучатель электромагнитного поля, выполненный в виде незаземлеиного контура, генератор импульсов тока, состоящий из источника постоянного тока, схемы управления и подключенного к ним сбалансированного коммутатора, первый выход которого подключен к одному из выводов излучателя, а также измеритель, введены блок щунтирования и блок формирования напряжения среза, причем блок щуитирования и измеритель подключены к выходам коммутатора, второй выход которого подключен также через блок формирования напряжения среза к второму выводу излучателя, а выход схемы управления - к второму входу блока формирования напряжения среза. Это дает возможность получить время среза (Тер) менее 2 мкс и заданную форму среза. На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства для геоэлектроразведки; на фиг. 2 - конкретный вариант реализации предлагаемого устройства; на фиг. За - временная диаграмма работы устройства с отключенным генератором напряжения формирования; на фиг. 36 - то же, с включенным генератором напряжения формирования; на фиг. 4 - совмещенная петля гистерезиса магнитопроводов трансформаторов устройства с указанными на ней положениями рабочих точек. Предлагаемое устройство содержит генератор 1 импульсов тока, состоящий из источника 2 постоянного тока и схемы 3 управления, связанных с сбалансированным мостовым коммутатором 4. Выход коммутатора 4 одновременно соединен с блоком 5 щунтирования, измерителем 6 и через блок 7 формирования напряжения среза, связанный со схемой 3 управления, с излучателем 8 электромагнитного поля. В случае, когда коммутатор 4 выполнен в виде сбалансированного моста из четырех управляемых схемой 3 ключей 9-12 блок 5 щунтирования целесообразно выполнить в виде четырех вентилей 13-16, включенных по схеме моста, имеющего общие питающую и выходную диагонали с коммутатором 4. Блок 7 формирования напряжения ере за содержит два последовательно включенных идентичных импульсных трансформатора, вторичные обмотки которых соединены между собой последовательно и встречно, образуя замкнутый контур с выходной диагональю коммутатора 4 и излучателя 8, и ряд соединенных с обмотками трансформаторов 17 и 18 генераторов - генератор 19 напряжения формирования, два генератора 20 и 21 токов и ключи 22 и 23, соединенные с генераторами общей шиной. Входы генератора 19 напряжения формирования, генераторов 20 и 21 токов смещения и ключей 22 и 23 соединены с выходом схемы 3 управления. Устройство работает следующим образом. Напряжение источника . 2 тока подается на питающие диагонали коммутатора 4 и блока 5 щунтирования. Сбалансированный мостовой коммутатор 4 вырабатывает в незаземленном контуре 8 и включенных последовательно с ним вторичных обмотках трансформаторов 17 и 18 биполярные импульсы тока. Импульсы чередуются с паузами в соответствии с командами, поступающими на коммутатор 4 от схемы 3 управления (фиг. 3). В течение времени Т ключи 9 и 12 закрыты, а ключи 10 и 11 открыты. Диоды 13-16 заперты напряжением источника 2 тока. При этом в цепи последовательно соединенных контура излучателя и вторичных обмоток трансформаторов 17 и 18 блока 7 формирования напряжения среза течет TdK положительной полярности. При выключенных генераторах 19-21 и разомкнутых ключах 22 и 23 магнитопроводы насыщены, и их состояние определяется положением рабочих точек 1 и 2 на совмещенной петле гистерезиса прямоугольной формы (фиг. 4). По сигналу схемы 3 управления генераторы 20. и 21 возбуждают во вторичных обмотках трансформаторов 17 и 18 токи смещения при закрытом 22 и открытом 23 ключах. Величина тока смещения определяется величиной силы намагничивания. необходимой для переноса рабочих точек 1 и 2 магнитопроводов по петле гистерезиса в положения 1 и 2 . По истечение времени Ti ключи 10 и 11 коммутатора 4 закрываются на время паузы Тп, возникающая в цепи контура излучателя ЭДС самоиндукции поддерживает в ней ток, замыкающийся по контуру, показанному пунктирными стрелками на фиг. 2. Одновременно с закрыванием ключей 10 и 11 или с некоторой задержкой сигналом со схемы 3 управления запускается генератор 19 напряжения формирования блока 7 формирования напряжения среза. При этом на выходе блока 7 формирования напряжения среза формируется напряжение UCP, действующее в противофазе по отношению к ЭДС самоиндукции в контуре излучателя 8. Варьируя Уф, можно управлять длительностью и формой среза импульсов тока в контуре излучателя. Например, для получен ия Тер 3-10 с. при заданных Тп 0.75-10 С, Rn 0,6Ом Ino 10 А, получим Jf f fe -500 В. Если при этом необходимо получить форму среза, близкую к линейной (фиг. 36), необходимо сформировать на выходе формирователя 7 напряжения среза прямоугольный импульс и4 длительностью Тер. Поскольку переходный процесс описывается экспонентой, постоянная времени которой л значительно выше Тер (tii (200-1200) для известных геофизических марок провода), то форма среза определяется начальным участком экспоненты, форма которого, как известно, близка к линейной. При формировании форсирующего напряжения в виде серии импульсов в течение времени Тер форма среза будет ступенчатой и т. п. Существенное уменьшение (менее 2 мкс) длительности среза позволяет уменьщить начальное время измерения переходного процесса до 10- 30 мкс, что значительно расширяет классификационные возможности метода переходных процессов (МПП), и в частности позволяет решить с его помощью проблему поисков кимберлитовых тел, особенно слабомагнитных или перекрытых породами трапповой формации, Кроме того, предлагаемое устройство позволяет осуществить способ геоэлектроразведки по МПП, при котором магнитное поле возбуждают несколькими сериями отличающихся по длительности заднего фронта импульсов, который обеспечивает возможность изменения глубинности исследований, а также способ геоэлектроразведки, в котором с целью повышения глубинности переходный процесс регистрируют в течение времени, меньшего 0,01JuSh, где Я - магнитная проницаемость среды, а S и. h - продольная проводимость и мощность слоя среды между поверхностью среды и уровнем приемника, который может быть успещно осуществлен только при Тс{ .

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ методом переходных пррцессов, содержащее излучатель, электромагнитного поля, выполненный в виде незаземленного контура, генератор импульсов тока,состоящий из источника постоянного тока, схемы управления и подключенного к ним сбалансированного коммутатора, первый выход которого подключен к одному из выводов излучателя, а также измеритель, отличающееся тем, что, с целью повышения точностн измерений, в него введены блок щунтирования и блок формирования напряжения среза, блок шунтирования и измеритель подключены к выходам коммутатора, второй выход которого подключен также через блок формирования напряжения среза к второму выводу излучателя, а выход схемы управления подключен к второму входу блока формиро1 вания напряжения среза.