Устройство для электроразведки Советский патент 1987 года по МПК G01V3/06 

Изобретение относится к средствам разведки и обнаружения полезных ископаемых с использованием переменного либо постоянного тока.

Цель изобретения - повышение точности квазикомпенсационных измерений

На фиг. 1 показана блок-схема устройства для электроразведки; на фиг, 2 - пример выполнения измерителя магнитного поля.

Устройство для электроразведки содержит (фиг. 1) генератор I тока, первый 2-1 и второй 2-2 силовые кабе лй, подключенные, соответственно к njepBOMy 3-1 и второму 3-2 питающим электродам, первый 4-1 и второй 4-2 приемные электроды, регулятор 5 сигнала, измерительный прибор 6, формирователь 7 компенсирующего сигнала, первый 8-1 и второй 8-2 измерители магнитного поля, фиксатор 9 взаимного положения измерителей 8 и блок 10 с уммирования. При этом измеритель магнитного поля может быть выполнен, н:апример, на основе датчика Холла. Генератором тока служит МГД-генера- тЬр.

; Измеритель магнитного поля 8 содержит (фиг. 2) генератор 11 постоян него тока, датчик Холла 12 и усилитель 13 (широкополосньш), выход которого является выходом измерителя 8.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 тока вырабатывает мощный (до 20 кА) импульсный (длительностью, например, 20 с) ток, который пдроходя через силовые кабели 2-1 и и 2-2, питающие электроды 3-1 и 3-Z и участок земли между ними, возбуждает в земле импульсное электромагнитное поле. В процессе протекания в земле электрического тока на приемных электродах 4-1 и 4 -2 появляется

разность потенцк алов , основными компонентами которой являются ,- разность потенциалов от вызванной (линейной и нелинейной) поляризации исследуемых горных пород и руд и Uj - разность потенциалов, возникающая при прохождении тока возбуждения через поверхностные вмещающие породы расположенные между приемными электродами и обладающие только активным сопротивлением. Так как разность потенциалов U, пропорциональна току в силовом кабеле и не несет полезной информации о величине нелинейной вы

5

0

о

5

5

0

званной поляризации исследуемых пород, то ее компенсируют в регуляторе 5 сигнала. Последний вьтолнен, например, в виде омического сопротивления (меньшего, чем входное сопротивление измерительного прибора), на которое через делитель выходного напряжения формирователя 7 компенсирующего сигнала подается компенсирующий сигнал, равный - U . После этого оставшаяся разность потенциалов с приемных электродов Ш поступает на вход измерительного прибора 6, где осуществляется измерение параметров сигнала вызванной поляризации.

В процессе протекания тока в силовом кабеле 2 вокруг него возникает магнитное поле. Например, при 20 кА на расстоянии 0,5 м от силового кабеля 2 напряженность создаваемого магнитного поля равна 6,4 кА/м, что примерно в 160 раз превьш1ает напряженность магнитного поля Земли. Причем магнитное поле, прямого силового кабеля 2 является круговым, т.е. вектор его напряженности ортогонален радиусу, проведенному из центра оси силового кабеля 2. В размещенных на противоположных концах фиксатора 9 измерителях 8 магнитного поля возникают сигналы следующего вида: и,и,,+и„;

U Un-Un

где и,,U2 - напряжения на выходе соответственно первого 8-.1 и второго 8-2 измерителей;

и,;,

,2 - компонента выходного на- .пряжения,, пропорциональная напряженности магнитного поля, создаваемого

5

0

Е

АВ

СИЛОВОГО ка„ и U--.j(,2) взяты

током

беля.

Знаки при и I для случая, когда оси чувствительности измерителей 8-1 и 8-2 направлены в противоположные стороны (фиг. 2). После сложения выходных сигналов измерителей 8-1 и 8-2 на выходе блока 10 суммирования формируется сиг-, нал с подавленной помехой ,., +

+UT7.

Использование фиксатора 9 взаимного положения измерителей 8-1 и 8-2, кроме обеспечения строгой параллельности геометрических осей чувствительности датчиков .Холла 12, позво-

ляет значительно снизить требования к точности удаления измерителей 8 от центра силового кабеля 2. Последнее объясйяется тем, что при наличии фиксатора 9 линейные члены изменения выходных сигналов измерителей 8-1 и 8-2 равны по величине, но противоположны по знаку, вследствие чего они не влияют на величину выходного сигнала блока 10 суммирования.

Измеритель 8 магнитного поля работает следующим образом (фиг. 2). Генератор 11 постоянного тока задает через входные электроды датчика Холла 12 требуемый рабочий ток. Воздей- ствующее при этом на датчик Холла 12 внешнее магнитное поле приводит к появлению на выходных электродах датчика 12 разности потенциалов, которая устанавливается усилителем 13 и поступает на выход измерителя 8.

Предлагаемое устройство, величина компенсирующего сигнала которого не зависит от длительности прохождения поляризующего тока, обеспечивает по- вышение точности квазикомпенсацион- ных измерений, так как погрешность измерений становится не зависящей от длительности пропускания поляризующего тока. Кроме того, позволяет уменьшить утечки и потери энергии в высоковольтном силовом кабеле за счет устранения его разрывов, возникающих при введении шунтов для снятия компенсирующего напряжения. До- полнительным преимуществом предлагаемого устройства является его высокая помехозащищенность и нетрудоемкость установки формирователя компенсирующего сигнала в любом месте сило вого кабеля, вследствие чего появляется возможность значительного (более чем в два раза) уменьшения дЛины провода компенсации между блоком гальванической развязки и измеритель ным прибором.

Формула изобретения

1. Устройство для электроразведки содержащее последовательно соединенные генератор тока, силовой кабель и питающие электроды, последовательно соединенные формирователь компенсирующего сигнала, регулятор сигналов и измерительный прибор, а также первый и второй приемные электроды, соединенные соответственно с вторыми входами регулятора сигналов и измерительного прибора, о т л и ч а ю- щ е е с я тем, что, с целью noBbmie- ния точности квазикомпенсационных измерений, формирователь компенсирующего сигнала содержит первый и вто- рой измерители магнитного поля, фик- сатор взаимного положения измерителей и блок суммирования, причем первый и второй измерители -магнитного поля закреплены на противоположных концах фиксатора и расположены симметрично относительно оси силового кабеля, их геометрические оси, соответствующие направлению максимальной чувствительности измерителей, параллельны между собой и направлены в противоположные стороны, а также перпендикулярны направлению на ось силового кабеля и лежат в плоскости, ортогональной оси силового кабеля, выходы первого и второго измерителей соединены с соответствующими входами блока суммирования, выход которого является выходом формирователя компенсирующего сигнала.

2. Устройство по п. 1, о т л и - чающееся тем, что каждый измеритель магнитного поля содержит источник тока, последовательно согласно включенные N преобразователей Холла и усилитель, два входа которого подключены к соответствующим отводам последовательно согласно включенных N преобразователей Холла, оси максимальной чувствительности которых параллельны и геометрические центры расположены на одной линии, параллельной оси силового кабеля, а выход является выходом измерителя магнитного поля, токовые электроды каждого из N преобразователей Холла подключены к соответствующим выходам источника тока.

сриг.1

Фцг.г

Изобретение относится к средствам разведки и обнаружения полезных ископаемых с использованием мощного переменного либо постоянного тока методом вызванной поляризации. Цель изобретения - повышение точности ква- зикомпенсационных измерений за счет обеспечения стабильности параметров компенсирующего сигна ла. В устройстве для электроразведки формирователь компенсирующего сигнала выполнен в виде двух измерителей магнитного поля, скрепленных фиксато.ром взаимного положения и соединенных с входом блока суммирования. Причем измерители расположены центрально-симметрично относительно оси силового кабеля, а их оси максимальной чувствительности параллельны, направлены в противоположные стороны и ортогональны направлению на ось силового.кабеля. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. с (Л со ел оо со со