Автокомпенсационное устройство для электроразведочной станции Советский патент 1985 года по МПК G01V3/08 

00

;о ч 1 Изобретение относится к геофизике и может быть использовано в аппаратуре, предназначенной для геоэлектроразведки при проведении поиска полезных ископаемых, а также инженерно-геологических работ. Цель изобретения - повышение точности и быстродействия компенсации. На фиг. 1 изображено автокомпенсационное устройство; на фиг. 2 -, |троразведочная станция, в которй предпочтительно использование а токомпенсаццо.нного устройства; н1 «|фяг. 3 - эпюра напряжения на выходе генератора пилообразного напря жения, на фиг. 4 - эпюра напряжения на выходе модулятора , на фиг. 5 зйюра напряжений на выходе ограничителя-, на фиг. 6 - эпюра напряжения на выходе детектора, на фиг. 7 эпюра напряжения на информационном входе ключа. Автокомпенсащюнное устройство (см. фиг. 1) содерлсит нуль-орган 1 генератор 2 пилообразного напряжения I модулятор 3, ограничитель 4 демодулятор (детектор) 5, ключ 6, усилитель 7 с резисторами, образую щими резистивный делитель. Устройство работает следующим образом. От блока управления (не показан поступает импульс Пуск, который запускает генератор 2 пилообразног напряжения и размыкает ключ 6. Мод лятор 3 преобразовьшает пилообразное напряжение (фиг. 3) в последовательность импульсов (фиг. 4) так чтобы ее огибакнцая совпадала с пил образным напряжением. Затем эта последовательность импульсов (фиг. 4), представляющая переменны сигнал, усиливается ограничителем 4 до .определенного уровня (фиг. 5) После этого при помощи демодулятор (детектора) 5 осуществляется обратное преобразование сигнала (фиг. 6), т.е. вьщеление пилообраз ного напряжения, которое подается на вход объекта компенсации полярностью, обратной напряжению помехи Выход объекта компенсации подключе к входу нуль-органа 1, который в ;момент полной компенсации (напряжение на входе элемента 1 равно нулю) вырабатывает импульс управления ключом 6. Ключ 6 замыкает вы 72 ход дифференциального усилителя 7 с управляющим входом ограничителя 4. Когда ключ 6 разомкнут, то с увеличением амплитуды пилообразного напряжения выходное напряжение U,jp(i, усилителя 7 (фиг. 7) соответственно уменьшается ,il4cW U.n--KrUgH, (1) где и (.( (t - выходное напряжение дифференциального усилителя; OOP - опорное напряжение, задаваемое резистивным дели телем дифференциального усилителя; )- напряжение на выходе модулятора 5 (компенсирующее напряжение), k( - :постоянный коэффициент. В момент компенсации срабатывает ключ 6, выходное напряжение усилителя 7 подается ма управляющий вход ограничителя 4 и мгновенно на его выходе происходит ограничение нарастающего модулированного пилообразного напряжения (фиг. 5) на уровне, необходимом для полной ком-; пенсации помех, определяемой нульорганом 1 Uorp (b (2) где Of огр напряжение ограничения усилителя-ограничителя 4; и,,,((, (t)- модулированное пилообразное напряжение. Дальнейшее нарастание пилы ограничивается ограничителем 4, а уровень ограничения модулированного пилообразного напряжения ограничителя 4 остается постоянным до прихода следующего импульса Пуск и определяется выходным напряжением (фиг. 7) усилителя-вычитателя 7. Устройство автоматической компенсации позволяет повысить Точность и быстродействие измерений засчет введения совокупности новыхпризнаков и связей. В прототипе эта задача решается путем преобразования аналогового сигнала в цифровую форму записи в запоминающем блоке, обратного преобразования цифра-аналог и заряда запоминающих конденсаторов. Известное решение имеет ряд принципиальных недостатков, которые нельзя устранить.

используя современную элементную базу. Эти недостатки обуславливают более низкую точность и быстродействие по сравнению с данным устройством.

В известном техническом решении используются запоминающие конденсаторы. Перезаряд конденсаторов должен быть практически мгновенным. Последнее требование теоретически вьшолнить невозможно, так как нельзя построить схему с бесконечно большой скоростью перезаряда конденсатора. Использование накопительных конденсаторов не позволяет точно скомпенсировать напряжение за счет токов утечки емкостей. Компенсация проводится в несколько этапов.

Предлагаемое устройство не имеет накопительных конденсаторов и процесс автоматической компенсации проводится непосредственно в аналоговой форме.

Структурная схема электроразведочной станции с включенным в нее автокомпенсационным устройством изображена на фиг. 2. Она содержит последовательно соединенные входное устройство 8, блок 9 усилителей, коммутатор 10 каналов, аналогоцифровой преобразователь 11, выход аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 11 соединен с входом блока 14 регистрации и с входом блока -13 управления, выход которого соединен с управляющим входом автокомпенсационного устройства 12, информационный вход которого соединен с выходом коммутатора 10, а его выход подключен к компенсирующему входу блока 9 усилителей, выход блока 13 управления соединен с входом блока 14 регистрации.

Устройство работает следующим образом.

С генераторного:: устройства (не показано) в изз чаемой среде возбуждается электромагнитное поле. Прием электромагнитного поля осуществляется с помощью входного устройства 8, которое представляет собой электроды, установленные в точках исследования. Сигнал, снимаемый с электродов,.поступает в блок 9 усилителей, в котором усиливается, и с выхода блока 9 подается на коммутатор 10 каналов, который

последовательно подключает измерительные каналы на вход блока аналого-цифрового преобразователя 11. Аналого-цифровой преобразователь 5 11 находит цифровые значения (коды) амплитуд сигналов. Коды сигналов поступают в блок 14 регистрации и блок 13, где.формируются слова, которые подаются затем в цифровой

10 магнитный регистратор (находится в блоке 14) и записываются на магнитной ленте.

Если между электродами действует некоторая разность потенциалов,

t5 величина которой определяется интенсивностью и структурой исследуемого электромагнитного поля, то на выходе измерительного устройства действует напряжение

20,.

UeKW UcW+ EMlil-E ltl (3)

Последние два напряжения обусловлены поляризационными электрохимическими процессами, протекающими на контактах приемных электродов .

Из приведенной формулы (3) очевидно, что непостоянство напряжения поляризации приемных электродов и случайный характер их изменения во времени обуславливает существенное искажение (неточность) результатов измерений. Чем точнее имеется

2 возможность скомпенсировать величину изменяющегося во времени напряжения, тем выше точность результатов измерений. Функцию компенсации поляризации электродов и компонент выполняет автокомпенсационное устройство 12. До начала каждого измерения проводится процесс компенсации, для этого от блока 13 управления на управляющий вход устройства 12 поступает импульс Пуск.

При этом на выходе устройства 12 формируется напряжение, изменяющееся по пилообразному закону. Это

0 напряжение поступает на блок 9 усилителей полярностью, обратной напряжению поляризации электродов. Коммутатор 10 каналов подключает выход соответствзтощего измерительного канала к нуль-органу автокомпенсатора 12.

Как только произойдет полная компенсация, нуль-орган вырабатывает

импульс управления и мгновенно ограничивается компенсирующее напряжение. Уровень напряжения комI

Зб/ход

пенсации сохраняется постоянным до прихода следующего импульса Пуск.

e)f(d

АВТОКОМПЕНСАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОРАЗВЕДОЧНОЙ СТАНЦИИ, содержащее нуль-орган, ограничитель, модулятор, демодулятор, о тличающееся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия компенсации, в него введены генератор пилообразного напряжения, ключ, дифференциальный усилитель, причем генератор пилообразного напряжения, модулятор, ограничитель и демодулятор соединены последовательно, вход нуль-органа подключен к входной клемме устройства, а выход - к первому управляющему входу ключа, второй управляющий вход которого и управляющий вход генератора пилообразного напряжения соединены с клеммой Пуск, выход демодулятора подключен к выходной клемме устройства и инвертирующему входу дифференциального усилителя, выход которого соединен через ключ с управляющим входом ограничителя.

Пус/f

0

тв тттят вт

пот. С

Фиг.1

-f.

/гит.

linn

Фиг.б

l/ffФиг.6

фуг. 7