Способ геоэлектроразведки Советский патент 1985 года по МПК G01V3/10 

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения сканирования вектора излучаемого электромагнитного поля в секторе с углом 180°, фазу тока, питающего один из диполей, меняют на 180° в моменты смены полярности его модулирующего сигнала.

3.Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения кругового вращения вектора излучаемого электромагнитного

поля, фазы токов, питающих оба диполя, меняют на 180° в моменты смены полярности соответствующих модулирующих сигналов.

4. Способ по пп. 1 и 3, отличающийся тем, что, с целью обеспечения смены направления кругового вращения вектора излучаемого электромагнитного поля, начальную фазу тока, питающего один из диполей, меняют на 180°.

1. СПОСОБ ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ, по которому электромагнитное поле возбуждают излучающей системой с двумя неподвижными ортогональными электромагнитными диполями, питаемыми от генератора, и измеряют аномальное поле, отличающийся тем, что, с целью повыщения производительности труда, возбуждающие диполи питают токами одинаковой рабочей частоты с начальным фазовым сдвигом О или 180°, эти токи модулируют по амплитуде с глубиной модуляции до 100% включительно синусоидальными сигналами с частотой, меньщей частоты питающего тока, и относительным фазовым сдвигом 90°.

Изобретение относится к электроразведке с использованием переменного электромагнитного поля и может быть использовано для исследования анизотропных свойств и структуры массива горных пород, выявления локальных и протяженных объектов в грунтах.

Цель изобретения - повышение производительности труда, а также обеспечение сканирования вектора излучаемого электромагнитного поля в секторе с углом 180°, обеспечение кругового вращения вектора излучаемого электромагнитного поля и смены направления этого кругового вращения.

На фиг. 1 показаны диаграммы токов и напряжений, при сканировании вектора излучаемого электромагнитного поля в секторе в углом 90°; на фиг. 2 - то же, при сканировании вектора излучаемого поля в секторе с углом 180°; на фиг. 3 - то же, при вращении вектора излучаемого поля против часовой стрелки; на фиг. 4 - то же, при вращении вектора излучаемого поля по часовой стрелке.

На фиг. 1-4 приняты обозначения: ь - ток генератора рабочей частоты; Ui - модулирующий сигнал 1-го диполя; U2- модулирующий сигнал 2-го диполя; 1д - результирующий ток 1-го диполя; Uj - результирующий ток 2-го диполя.

Питание возбуждающих диполей токами одинаковой рабочей частоты с начальным фазовым сдвигом О или 180°, модулирование этих токов по амплитуде с глубиной модуляции до 100% включительно синусоидальными сигналами с частотой, меньшей частоты питающего тока, и относительным фазовым сдвигом 90° обеспечивают вращение вектора излучаемого поля простыми средствами, а именно амплитудной модуляцией. Это дает возможность легко менять скорость вращения вектора изменением частоты модулирующего сигнала без изменения частоты излучаемого поля. Следствием этого является обеспечение возможности выбора и установки скорости вращения вектора излучаемого поля в зависимости от изменения электрических свойств исследуемого массива, что в свою очередь дает возможность получения

дополнительной информации об исследуемом массиве, исключает необходимость многократных измерений в одной точке.

Вектор излучаемого поля вращается с частотой, огличной от частоты тока, питающего диполь, благодаря чему обеспечивается возможность классифицировать аномалии по их электродинамическим свойствам. Питание обоих возбуждающих диполей токами одинаковой рабочей частоты с начальным фазовым сдвигом О или 180°, модулирование этих токов по амплитуде с глубиной модуляции до 100% включительно синусоидальными сигналами с частотой, меньщей частоты питающего тока, и относительным фазовым сдвигом 90°, обеспечивают поворот вектора излучаемого электромагнитного поля в одном квадранте, причем за один период модулирующего сигнала вектор пройдет через этот квадрант четырежды и вернется в исходное положение.

0 При глубине модуляции 100°/о обеспечивается сканирование вектора излучаемого электромагнитного поля в секторе с углом 90° При уменьшении глубины модуляции уменьщается сектор, т. е. угол сканирования излучаемого поля, и при отсутствии модуляции вектор излучаемого поля останавливается и направлен под углом 45° к каждому магнитному диполю.

Изменение фазы питающего тока на 180° в моменты смены полярности модулирующего сигнала только в одном диполе обеспечивает поворот вектора излучаемого электромагнитного поля в двух квадрантах, причем при 100% модуляции за один период модулирующего напряжения вектор излучаемого поля проходит через эти квадранты дважды и возвращается в исходное положение. Таким образом обеспечивается сканирование вектора излучаемого поля в секторе с углом 180°.

Изменение фазы токов, питающих оба диполя, на 180° в моменты смены полярности соответствующих модулирующих сигналов позволяет при 100% модуляции обеспечить периодический поворот вектора излучаемого электромагнитного поля в четырех квадрантах, т. е. по кругу.

Изменение на 180° начальной фазы тока, питающего один из диполей, обеспечивает смену направления кругового вращения вектора излучаемого электромагнитного поля.

Последние три случая (сканирование в секторе с углом 180°, а также по кругу) предусматривают модуляцию питающих диполи токов с коэффициентом глубины модуляции 100%. При уменьшении глубины модуляции нарушается плавность сканирования вектора излучаемого поля, поэтому такой режим неприемлем.

Способ позволяет обеспечить вращение вектора излучаемого электромагнитного поля как по кругу, так и сканирование его в одном или нескольких квадрантах. Это в свою очередь дает возможность при необходимости обеспечить избирательный поиск, например обнаруживать подземные препятствия в заданном секторе с подвижного средства при производстве трубо- и кабелеукладочных работ.

Способ позволяет обеспечить вращение вектора излучаемого электромагнитного поля неподвижными диполями (в том числе рамками), т. е. используется более экономичный принцип вращения поля.

При реализации способа отпадает необходимость в принудительном вращении рамок, устраняются собственные электрические помехи, уменьщается потребление энергии, повышается быстродействие и снижается мае са устройства, реализующего способ, повыщается мобильность, т. е. повышается производительность работ.

Сущность способа состоит в следующем.

Согласно способу мгновенные значения магнитных моментов двух диполей (/П| и т) можно записать в следующем виде:

sinmt- cosQt )t sinOt;

где 5- /г;

(О - круговая частота питающего диполи

тока;

Q- круговая частота модулирующего сигнала;

W - число витков диполя; S - площадь одного витка; /г - дeйcтвyJющee значение тока генератора;

t - время.

Результирующее поле пропорционально результирующему магнитному моменту, который определяется геометрическим сложением моментов т и т2:

m VffTl-f 5ша)/,

и не зависит от частоты модулирующего сигнала.

Если за начало отсчета взять направление магнитного момента т, то угол У между m и mi можно определить из соотношения:

У,....з ХЧ.Т:Р

m

или

dy

Q

Tt

Таким образом, результирующий вектор излучаемого электромагнитного поля изменяется по амплитуде с частотой питающего диполя тока и вращается вокруг общей оси диполей с частотой модулирующего сигнала. 5 В соответствии с фиг. 1 примем, что модулирующий сигнал модулирует ток диполя, ориентированного на оси X, а U - по оси Y. При этом излучается каждым диполем поле, пропорциональное действующим токам /д и 1д2. Поскольку рабочая частота

излучаемого поля больше частоты модулирующего сигнала, условно примем, что мгновенные значения магнитных моментов диполей не зависят от частоты питающего их тока. Тогда, как показано на фиг. 1, в первую

5 четверть периода модулирующих сигналов результирующий ток диполя, ориентированного по оси X, изменяется от максимального значения до О, а по оси Y - от О до максимального значения. В результате суперпозиции полей, образованных двумя диполями, результирующий вектор магнитного поля за первую четверть периода модулирующего сигнала, согласно фиг. 1 повернется в первом квадранте против часовой стрелки на 90°. Во вторую четверть периода модулирующего сигнала произойдет обратное действие и результирующий вектор излучаемого поля повернется в первом квадранте на 90° по часовой стрелке. Таким образом, за один период модулирующего сигнала вектор излучаемого электромагнитного поля пересечет первый квадрант четырежды и вернется в исходное положение. В следующие периоды модулирующего сигнала произойдет аналогичное действие, т. е. вектор излучаемого электромагнитного поля будет сканировать в секторе с углом 90°.

5 Если в моменты смены полярности одного из модулирующих сигналов менять фазу тока, питающего соответствующий диполь, ориентированный, например, по оси X (фиг. 2), то за половину периода модулирующего сигнала вектор результирующего поля пересечет пер0 вый и второй квадранты, а затем обратным путем вернется в исходное положение. Таким образом обеспечивается сканирование вектора излучаемого электромагнитного поля в секторе с углом 180°.

При изменении фазы токов, питающих

5 оба диполя в моменты смены полярности модулирующих сигналов, аналогично получим круговое вращение вектора результирующего поля против часовой стрелки (фиг. 3) и по часовой стрелке при смене на 180° начальной фазы тока, питающего один из диполей (фиг. 4).

Аппаратурная реализация способа может быть достигнута с использованием стандартных блоков. При этом в тракты усиления питающего тока каждого диполя необходимо поставить балансные модуляторы, а изменение полярности питающего тока в моменты смены полярности модулирующих сигналов можно производить с помощью ключей управляемых от компаратора напряжения, регистрирующего переход кривой модулирующего сигнала через ось времени или ноль.

Предложенный способ обеспечивает расщирение функциональных возможностей геоэлектроразведки за счет сканирования вектора излучаемого электромагнитного поля в одном или в нескольких квадрантах, а также обеспечение кругового поиска; сокращение ручного труда за счет уменьщения количества измерений и более точного определения мест залегания подземных объектов; повыщение техники безопасности при производстве земляных работ на трубопроводных и кабельных трассах за счет предотвращения аварий вследствие несвоевременно го обнаружения существующих подземных коммуникаций. . /л /Чч ч /77 У/ Ij-/ /77.

uz.3 ;ш -J -У -у L У