Устройство для измерения полуосей эллипса поляризации магнитного поля Советский патент 1986 года по МПК G01V3/08 G01V3/15 

12

Изобретение относится к устройствам для геозлектроразведки низко- частотными индуктивными методами с измерением полуосей эллипса поляризации магнитного поля и может быть использовано как в наземном, так и в аэровариантах,в методах дипольного профилирования, незаземленной петли, длинного кабеля и т.п.

Цель изобретения - повьппение точности измерений полуосей эллипса поляризации магнитного поля.

На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг,2 - формы сигналов напряжений на выходе суммо-разностной схемы; на фиг.З - то же, на выходе одного из детекторов; на фиг.А - то же, на выходе блока суммирования.

Устройство содержит два взаимно ортогональных магнитоприемника 1 и 2 два квадратурных фазовращателя 3 и 4 две суммо-разностные схемы 5 и 6, дв блока 7 и 8 коммутации, второй блок 9 суммирования, блок 10 вычитания, четыре двухполупериодных линейных детектора 11-14, первый блок 15 суммирования, два измерительных прибора 16 и 17, избирательный усилитель 18, синхронный вьтрямитель 19 и генератор 20 коммутирукнцего напряжения.

Устройство работает следующим образом.

Пусть измеряемое пepe зeннoe магнитное поле эллиптически поляризовано, и большая полуось а составляет с магнитоприемником 1 угол Ы, а малая полуось b - соответственно угол

-f .

Тогда амплитуды сигналов U,

1

и U,j на выходах соответственно магни- топриемников 1 и 2 с точностью до коэффициентов преобразования равны

и а созы. - ib sinoi;(1)

и а sinct + ib созы,(2)

где 1 - мнимая единица.

Согласно схеме устройства сигналы и- и и. на выходах соответственно блоков 7 и 8 коммутации и сигналы U и выходах второго блока 9 суммирования и блока 10 вычитания в первый полупериод коммутации (ему соответствует замыкание первых (верхних) входов блоков коммутации на их выходы) представляются выражениями:

10L

и,-ь iU, (a-b)e

iU,- и (a-b)e

(3)

(4)

-Л-

+ и

8

TJ-tU,- U(a-b)

V / 8

(а-Ь))

d.)

,(6)

где е - основание натуральных логарифмов .

Во второй полупериод коммутации вьфажения для соответствующих сигналов имеют вид:

и, u,-iUj

:(a4b)e

-lOt

. /IT V

(о )

Ug iU, + U,(a4b)e

1K-Ol-ri

Ug ,+ U(a4-b)e

(- --OL)

V

(7) (8) (9)

(10)

Для получения равных по амплитуде сигналов коэффициент передачи блоков

9 и 10 выбран -т---.

На Фиг. 2 показана форма сигнала и на выхода сумморазностной схемы в оба полупериода коммутации. Остальные сигналы Ug, Uq и имеют точно такую же форму, но сдвинуты по

11 Т фазе соответственно на о т- и

ТГ - 7 в каждый из полупериодов комму

тации.

Сигнал Цц на выходе одного из детекторов показан на фиг.З, сигналы остальных детекторов отличаются только фазами.

Как видно из формул (3) - (10), сигнал на выходе первого блока 15 суммирования в первый полупериод комQ

мутации имеет величину --;::-(а-Ь), а

во второй полупернод частоты комму- 8

тации - -y|-(a+b).

Таким образом, выходное напряжение первого блока 15 суммирования состоит из постоянной составляющей, переменной составляющей прямоуголь- ной формы с частотой коммутации S и напряжения пуль саций (фиг.4).

Среднее значение напряжения на вы- ходе блока 15 суммирования, измеряемое прибором 16, пропорционально большой полуоси о, . Избирательный усилитель 18 фильтрует напряжение пульсаций, а синхронный выпрямитель 19 вьщеляет переменную составляющую

напряжения, имеющую частоту коммутации. Это напряжение, измеряемое прибором 17, пропорционально малой полуоси Ь.

Таким образом, измеряемыми величинами в предлагаемом устройстве являются большая ц и малая b полуоси эллипса поляри зации магнитного поля.

Формула изобретения

f5

Устройство для измерения полуосей эллипса поляризации магнитного поля, содержащее два взаимно ортогональных магнитоприемника, дна квадратурных фазовращателя, две суммо-разностные схемы, первые выходы которых соответствуют сумме, а вторые выходы - разности входных сигналов, генератор 20 коммутирующего напряжения, два блока коммутации, первый блок суммирования, синхронный вьтрямитель и два измерительных прибора, причем выходы первого и второго магнитоприемников соег- - динены соответственно с входами первого и второго квадратурных фазовращателей, входы первой х;уммо-разн осттеля и первого магнитоприемника, пер вый и второй выходы суммо-разностной схемы соединены соответственно с пер вым и вторым входами первого блока коммутации, а первый и второй выходы второй суммо-разностной схемы соединены соответственно с вторым и первы входами второго блока коммутации, вы ходы генератора коммутирующего напря жения соединены с управляющими входа ми блоков коммутации и синхронного выпрямителя, выход первого блока,сум |мирования соединен с входом первого измерительного прибора, а выход синхронного выпрямителя - с входом второго измерительного прибора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, оно содержит второй блок суммирования и блок вычитания , входы которых подключены к выходам первого и второ го блоков коммутации, избирательный усилитель, выход которого подключен к входу синхронного вьшрямителя, а вход соединен с выходом первого .блока суммирования, и четьфе линейных двухполупериодных детектора, выходы которых подключены к входам первого блока сз мирования, а входы соединеной схемы соединены с выходами первого квадратурного фазовращателя и вто-30 ны соответственно с выходами первого фого магнитоприемника, а входы суммо- и второго блоков коммутации, второ- разностной схемы соединены с выхода- го блока суммирования и блока вычи- ми второго квадратурного фазовраща- тания.

Ш

f5

20787514

теля и первого магнитоприемника, первый и второй выходы суммо-разностной схемы соединены соответственно с первым и вторым входами первого блока коммутации, а первый и второй выходы второй суммо-разностной схемы соединены соответственно с вторым и первым входами второго блока коммутации, выходы генератора коммутирующего напряжения соединены с управляющими входами блоков коммутации и синхронного выпрямителя, выход первого блока,сум- |мирования соединен с входом первого измерительного прибора, а выход синхронного выпрямителя - с входом второго измерительного прибора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, оно содержит второй блок суммирования и блок вычитания , входы которых подключены к выходам первого и второго блоков коммутации, избирательный усилитель, выход которого подключен к входу синхронного вьшрямителя, а вход соединен с выходом первого .блока суммирования, и четьфе линейных двухполупериодных детектора, выходы которых подключены к входам первого блока сз мирования, а входы соедине30 ны соответственно с выходами первого и второго блоков коммутации, второ- го блока суммирования и блока вычи- тания.

«Изобретение,относится к устройствам для геоэлектроразведки индук- тивными методами с измерением полуосей эллипса поляризации магнитного поля. Целью изобретения является повышение точности измерения полуосей. Эта цель достигается тем, что в устройстве, содержащем два квадратичных детектора, они заменены четырьмя линейными двухполупериодными детекторами. В устройство введены блоки суммирования, вычитания и избирательный усилитель частоты коммутации. Применение линейного восьмифазного детектирования ПОЗВОЛШ10 уменьшить уровень помех за счет комбинационных составляющих и снизить азитнвную и мультипликативную (составляющие погрешности. 4 ил. с S СЛ

Фыг.1

Uf

у A A V / J

uvwvt kAAAA

4(.J

,-Vb4i 4 4/v« WW

h v ««-vv M«4 -w-«r4 -v4.

L----™

ФигЛ

Редактор И.Горная

Составитель А.Мягков

Техред Я.Олейник Корректор М.Самборская

Заказ 6830/42 Тираж 728Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4