Устройство для электроразведки Советский патент 1987 года по МПК G01V3/10 

Изобретение относится к электромагнитным методам исследований и может быть использовано при электроразведке аномальных включений в непроводящих и слабо проводящих средах, для обнаружения инженерных коммуникаций и т. п.

Цель изобретения - псвьниение чувствительности и производительности устройства.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройстваi на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы, иллюстрирурэище работу устройства.

Устройство для электроразведки состоит из опорного генератора 1, первого делителя 2 частоты, генератора 3 периодических сигналов, излучателя 4, приемника 5 электромагнитного поля, предварительного усилителя 6, детектора 7 нуля, третьего од- новибратора 8, D-триггера 9, второй 10 и третьей 11 схемы И, схемы ИЛИ 12, второго счетчика 13 импульсов, первого 14, второго 15 и третьег-о 16 дешифраторов, четвертого 17 и пятого 18 одновибраторов, первого 19 и второго 20 RS-триггеров, второго делителя 21 частоты, инвертора 22 напряжения, второго 23 и первого 24 одновибратора, первой схемы И 25, первого счетчика 26 импульсов, цифрового блока 27 памяти, цифроанало- гового преобразователя 28 и блока 29 измерения и регистрации.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 вырабатывает импульсы и высокой частоты f (фиг. 2). Эти импульсы поступают на первый делитель 2 частоты с коэффициентом деления N, который выбирается так,что частоты f г, следования импульсов на выходе делителя 2 входит в диапазон частот электроразве дки (от десятков до сотен герц) . f f /N , Импульсы с выхода делителя 2 частоты возбуждают на частоте f,, генератор 3 периодических сигналов, ток которого I (фиг. 2) питает излучатель 4,

Приемник 5 преобрааует электромагнитное поле в переменное электрическое напряжение Uj с частотой fp (фиг. 2), Это напряжение после усиления предварительным усилителем 6 поступает на детектор 7 нуля. Прямоугольные импульсы и с выхода детектора 7 подаются на третий одновибратор 8, который формирует короткие импульсы Ug, совпадающие с фронтами импульсов и. Эти импульсы поступают на вход синхронизации D-триггера 9 и вторую схему И 10. На счетный вход второго счетчика 13 импульсов поступают импульсы с выхода опорного генератора 1. Коэффициент пересчета

второго счетчика 13 импульсов выбран большим N. К выходу счетчика подключены три дешифратора 14-16. Первый дешифратор 14 регистрирует состояние счетчика 13, соответствующее числу

5 . Вьфабатываемьш им импульс U, служит для установки в состояние О D-триггера 9 и в состояние 1 первого RS-триггера 19. Второй дешифратор 15 вырабатывает импульсы при

0 достижении вторым счетчиком 13 импульсов состояния, соответствующего числу .

К выходу второго дешифратора 15 подключен четвертый одновибратор 17,

5 который служит для укорочения импульсов. Укороченньй импульс U,, (фиг.2) поступает на вход установки в О первого RS-триггера 19 и вход установки в 1 второго RS-триггера

0 20. При этом на выходе первого RS- триггера 19 формируется импульс длительностью ( y2)/fo . На выходе третьего дешифратора 16 появляется импульс в момент достижения счетчиg ком 13 состояния, соответствующего числу , к выходу третьего дешифратора 16 подключен пятый одновибратор 18, укорачивающий импульсы. Укороченный импульс U поступает на

0 вход установки в О второго RS- триггера 20. На выходе этого триггера формируется строб-импульс.

Если .фазовая модуляция входного сигнала незначительна или узкопоg лосна, то импульс на выходе третьего

0

5

.g, соответствующий

одновибратора 8 U моменту перехода через ноль входного сигнала, попадает во временной интервал строб-импульса с выхода второго RS-триггера 20 Ujo . Оба импульса поступают на входы второй схемы И 10, следовательно, на выходе этой схемы также присутствует импульс, соответствуюш 1й временному положению импульса Ug (фиг. 3). Выход второй схемы И 10 подключен к одному из входов схемы ИЛИ 12, на выходе которой также присутствует этот импульс . С вькода схемы ИЛИ 12 импульс i

поступает на вход установки в О второго счетчика 13 импульсов, который с этого момента возобновляет свою работу.

В слУчае, если модуляция фазы входного сигнала широкополосна, т.е скорость изменения начальной фазы значительна, импульс с выхода третьего одновибратора 8 Ug не совпадает по времени со строб-импульсом . Тогда на выходе второй схемы И 10 импульсы отсутствуют-. Если импульс и J появляется раньше импульса U, (фиг, 3), то происходит срабатывание D-триггера 9, поскольку им- пульс Ug поступает на вход синхронизации D-триггера 9, в то время как на информационном входе этого же триггера присутствует высокий логический уровень и с выхода первого RS-триггера 19. При срабатывании D-триггера 9 высокий логический уровень с его выхода поступает на первый вход третьей схемы И 11, на второй вход которой подается импульс и, с выхода четвертого одновибратора 17. Этот импульс проходит на выход третьей схемы И 11 и далее на выход схемы ИЛИ 12. Таким образом, в случае, если очередной входной импульс появляется раньше, чем строб- импульс U,j5 , то происходит замена входного импульса на импульс U , совпадающий с началом строб-импульса . Импульс с выхода схемы ИЛИ 12 устанавливает на нуль второй счетчик 13 импульсов, и он начинает евою работу на этот раз не с момента прихода очередного входного импульса Ug, а с момента прихода импульса U, . Таким образом, происходит ограничение скорости изменения начальной фазы входного сигнала в сторону опережения.

Если входной импульс Ug поступает позже строб-импульса Ujo (фиг, 3), то на выходах второй 1Uи третьей 11 схем И импульсы отсутствуют и на схему ШМ 12 поступает импульс с выхода пятого одновибратора-18. Теперь второй счетчик 13 импульсов начинает счет с момента прихода им-

пульса и

18

Так происходит ограничение скорости нарастания начальной фазы входного сигнала в сторону запаздывания .

Таким образом, коэффициент пересчета второго счетчика 13 импульсов

350642

меняется в зависимости от временного положения входного импульса U. отноО

сительно строб-импульса U. . Если импульс Ug поступает раньше, чем им0

5

0

5

0

5

5

0

пульс и , то коэффициент пересчета счетчика 13 равен . Если импульс Ug совпадает с импульсом , то коэффициент счетчика 13 равен N,. В том случае, когда импульс Ug поступает позже строб-импульса U , счетчик 12 работает с коэффициентом пересчета N. +1 .

При этом происходит ограничение скорости изменения начальной фазы входного сигнала. Соответствующим выбором частоты опорного генератора и коэффициента N. можно получить необходимую полосу пропускания уст- ройства.

С выхода схемы 1ШИ 12 импульсы поступают на второй делитель 21 частоты, коэффициент деления N. которого выбирается таким, что период импульсов на выходе второго делителя 21 Т и N л Tf, не превышает половины минимальной длительности информационных аномальных сигналов. Интервал между импульсами на выходе второго делителя 21 частоты равен периоду входных импульсов Т. На первый вход схемы И 25 подается напряжение с выхода второго делителя 21, а на второй - с выхода опорного генератора 1. На выходе cxeMi i И 25 импульсы опорной частоты f присутствуют только во время действия импульсов с вьйсода делителя 21. При появлении фронта выходного импульса делителя 21 первый Q одновибратор 24 генерирует короткий импульс, который подается на вход установки нуля первого счетчика 26 лмпульсов. Последний устанавливается в состояние О, после этого начинается счет импульсов опорной частоты fg, поступающих на его счетный вход с выхода первой схемы И 25. Таким образом, происходит измерение временного Iп тepвaлa t T(Nj-1). Состояние счетчика 26 в конце интер5

вала t несет информацию об изменениях начальной фазы входного сигнала, произошедших за время t. После окончания этого интервала второй одновибратор 23, на вход которого поступают проинвертированные инвертором 22 импульсы с выхода делителя 21, генерирует импульс, поступающий на управляющий вход цифрового блока 27

памяти. Таким образом, в блок 27 памяти переписывается содержимое счетчика 26. С выхода блока 27 памяти информация поступает на цифроаналого вый преобразователь 28, где преобразуется в аналогичную форму. Аналоговое напряжение с выхода преобразователя 28 подается на блок 29 измерения и регистрации.

Формула изобретения

Устройство для электроразведки, содержащее последовательно соединенные опорньй генератор, первый де.1ти- тель частоты, генератор периодических сигналов и излучатель, а также приемник электромагнитного поля, подключенный к входу предварительного .усилителя, детектор- нуля, второй делитель частоты, инвертор напряжения, первый и второй одновибраторы, первую схему И, первый счетчик импульсов и последовательно соединенные цифровой блок памяти, цифроаналого- вый преобразователь и блок измерения и регистрации,- причем первый вход первой схемы И подключен к выходу опорного генератора, вьпсод второго делителя частоты подключен к второму входу первой схемы И, к входу инвертора напряжения и входу первого одновибратора, выход первой схемы И подключен к счетному входу первого счетчика импульсов j, разрядные выходы которого подключены к входам цифрового блока памяти, выход первого одновибратора подключен к входу установки в О первого счетчика импульсов, выход инвертора напряжения соединен с входом- второго одновибратора, выход которого подключен к управляющему входу цифрового блока памяти, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствитель

0

ности, а также производительности, устройство дополнительно содержит третий, четвертый и пятый одновибраторы, В триггер, вторую и третью схемы И, схему ИЛИ, второй счетчик импульсов, первый, второй и третий дешифраторы, первый и второй RS-тригге- ры, причем выход предварительного усилителя подключен к входу детектора нуля, выход которого подключен к входу третьего одновибратора, выход третьего одновибратора соединен с первым входом второй схемы И и счет- 5 ным входом D-триггера, выход которого подключен к первому входу третьей схемы И, выходы второй и третьей схем И подключены к первому и второму входам схемь ИЛИ, выход которой соединен со c4eTHbLM входом второго делителя частоты и с входом начальной установки второго счетчика импульсов, счетный вход которого подключен к выходу опорного генератора, а разрядные выходь соединены с входами первого, второго и третьего дешифраторов, вьгход первого дешифратора подключен к входу установки в О D- триггера и к входу установки в 1 первого RS-триггера, выход которого подключен к информационному входу D-триггера,, вьпсод второго дешифратора подключен к входу четвертого од- новибратрра, выход которого,соединён с входом установки в О первого RS- триггера, входом установки в 1 второго RS-триггера и вторым входом третьей схемы И, выход третьего дешифратора подключен к входу пятого одновибратора, выход которого подключен к входу установки в о второго RS-- триггера и третьему входу схемы ИЛИ, а выход второго RS- триггера подключен к второму входу второй схемы.И,

5

Q

5

0

5

Фиг. 7

V,

S U,

П

и.

rrf

и з 20Unя

Изобретение относится к электромагнитным методам исследований и может быть использовано при электроразведке аномальных включений в непроводящих и слабо проводящих средах для обнаружения инженерных коммуникаций и т.п. Цель изобретения - повышение чувствительности и производительности. С этой целью устройство содержит опорный генератор, два делителя частоты, генератор периодических сигналов, излучатель, приемник электромагнитного поля, предварительный усилитель, детектор нуля, пять одновибраторов,В-триггер, три схемы И, схему ИЛИ, два счетчика импульсов, три дешифратора, два RS- триггера, инвертор, цифровой блок памяти, цифроаналоговый преобразователь, блок измерения и регистрации. Устройство измеряет фазовые сдвиги iмежду опорным сигналом и сигналом, возникающим в приемнике электромагнитного поля. Излучатель создает переменное электромагнитное поле, которое принимается приемником. Сигнал от приемника усиливается предварительным усилителем, а детектор нуля вырабатывает импульсы в момент прохода этого сигнала через нуль. Эти импульсы запускают счетчик импульсов который считает количество импульсов опорного генератора за время- между импульсами, соответствующее проходам через нуль информационного сигнала и опорного. Это количество импульсов и есть мера фазового сдвига. 3 ил. с (/) САЭ СЛ О о: ю

П

TL

П

я

u

8

Я

и,

n

/J

Фие.2

t

t

Составитель А.Мягков Редактор И.Николайчук Техред Л.Олийнык Корректор С.Шекмар

Заказ 5283/47 Тираж 730Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

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

я

г/,

гг

я

07.5