Устройство для электроразведки Советский патент 1988 года по МПК G01V3/11 

со О5

ел

1

Изобретение относится к электромагнитным методам исследований и может быть использовано в электроразведке аномальных включений в различных средах и для обнаружения инженерных коммуникаций.

Цель изобретения - повьппение чувствительности устройства.

На 4мг,1 приведена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг,2 временные диаграммы, иллюстрирующие 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, избирательного усилителя 7, первого детектора 8 пересечения нулевого уровня, второго делителя 9 частоты схекы И 10, первого счетчика 11 импульсов, первого одновибра- тора 12, первого инвертора 13, второ го одновибратора 14, цифрового блока 15 памяти, цифроаналогового преобразователя 16, блока 17 измерения и регистрации, третьего делителя 18 частоты, третьего одновибратора 19, второго счетчика 20 импульсов, блока

21задания кода, четвертого делителя

22частоты, второго инвертора 23, первой 24, второй 25 и третьей 26 схем И-НЕ, фильтра 27 и второго детектора 28 пересечения нулевого уровня

Работа устройства основана на измерении приращений фазового сдвига первой гармоники сигнала, сформированного из входного и опорного сигналов.

Опорный генератор 1 непрерывно генерирует импульсы высокой частоты д (фиг.2а). Эти импульсы поступают на первый делитель 2 частоты с таким коэффициентом деления N ,, чтобы частота следования импульсов на выходе делителя 2 была равна требуемой несущей частоте, т.е, ,. Импульсы с выхода делителя 2 возбуждают на этой частоте генератор 3, выходной ток I, которого (фиг,26) питает излучатель 4, Приемник 5 преобразует электромагнитное поле в переменное напряжение Uj (фиг,2в), которое усиливается предварительным 6 и избирательным 7 усилителями и подается на вход первого детектора 8 пересечения нулевого уровня. Де-пек

65007 2

тор 8 фиксирует моменты перехода входного сигнала через нуль и формирует прямоугольные импульсы Ug

(фиг.2г) со скважностью 2, согласованные по уровню с элементами цифровой техники. Выход детектора 8 подключен к входу третьего делителя 18 частоты, коэффициент деления кото10 рого N, выбирается так, чтобы период Т следования импульсов на его выходе не превышал половину длительности tc информационных изменений фазы входного сигнала. Если t / 2с, то

15 Т, 1с при N7 Tjf„.

Напряжение U,j (фиг,2д) с выхода делителя 18 поступает на третий од- новибратор 19, формирующий короткие

импульсы Uj (фиг,2е), которые совпа- 20 дают с фронтами напряжений U , . Эти импульсы используются для параллельной записи во второй счетчик 20 импульсов числа Nj из блока 21 задания кода. Число Nj выбирается из условия 25 N, N,(1 - ,,/2), где л ,,- максимально возможное приращение начальной фазы входного сигнала, обусловленное наличием аномалии( в большинстве задач электроразведки л 30 не превьппает единиц градусов), I

На счетный вход второго счетчика 20 импульсов поступают импульсы с опорного генератора 1, Коэффициент пересчета счетчика 20 равен N,. На выходе счетчика 20 формируются им35

пульсы N,

с той же частотой и

скважностью, что и импульсы Ng , но отстающие о-т импульсов U g на время (фиг,2ж). Временная привязка импульсов U, и Uj осуществляется после прихода импульса, т,е, в начале каждого периода Tj. К концу периода T,j интервал tj зменяется при появлении аномальнойЧ

ГО сигнала на величину

.,.

со.

На вход четвертого делителя 22 частоты поступают импульсы с опорно- го генератора 1, коэффициент N деления делителя 22 выбирают от нескольких десятков до нескольких сотен. Чем больше коэффициент N, тем вьше чувствительность устройства. На выходе четвертого делителя частоты формируются импульсы Uii частотой f fc/N со скважностью N (фиг,2з).

На первый вход первой И-НЕ 24 подается напряжение Ug , а на

5

второй вход - напряжение (фиг,2и с выхода инвертора, инвертирующего напряжение Uo Эпюра импульсов U на выходе первой схеьи И-НЕ 24 показана на фиг,2к. На первый вход второй схемы И-НЕ 25 подается напряжение Uj, а на второй вход - напряжение Uj. Эпюра выходного напряжения второй схеь И-НЕ 25 показана на фиг,2л, Напряжения Uj с выходов первой 24 и второй 25 схем И-НЕ соответственно подаются на входы третьей И-НЕ 26, Временная диаграмма напряжения U на выходе третьей схемы И-НЕ 26 представлена на фиг,2м, Это напряжение поступает на вход фильтра 27, который служит для выделения первой гармоники из спектра напряжения U, Временная диаграмма выходного напряжения филтра 27 показана на фиг . 2н. Это напряжение представляет собой гармоническое колебание с частотой fц , начальная фаза которого меняется при воздействии аномальных полей значительнее, чем начальная фаза входного сигнала,

С выхода фильтра 27 синусоидальное напряжение поступает на второй детектор 28 пересечения нулевого уровня. Детектор 28 формирует прямоугольное напряжение , сопряженное с цифровыми элементами (фиг.2о), Напряжение поступает на вход второго делителя 9 частоты, коэффициент деления которого равен коэффициенту деления третьего делителя 18 частоты, т,е, N, Работа второго 9 и третьего 18 делителей частоты синхронизирована, для чего на вход установки О второго делителя 9 подаются импульсы с выхода третьего одновибратора 19, Интервал между импульсами U, на выходе делителя 9 равен периоду входных импульсов Т„, а период повторения импульсов равен 11 (фиг,2п). На пер вый-вход первой И 10 подается напряжение с выхода делителя 9, а на второй вход - импульсы опорного генератора 1, На выходе схеМ) И 10 импульсы опорного генератора присутствуют только во время действия импульсов с выхода делителя 9 (фиг.2р).

При появлении фронта выходного импульса делителя 9 первый одновибра тор 12 генерирует короткий импульс

1. новки

который подается на вход уста- 0 первого счетчика 11 импуль

СОВ (фиг,2с), Счетчик 11 устанавливается в состояние О и после второго начинается счет импульсов U, , поступающих на его счетный вход с выхода схекы И 10, Таким образом происходит измерение временного интервала t T(Nj-l), Этот интервал измеряется числом укладывающихся в нем импульсов опорного генератора U, Состояние счетчика 11 в конце интервала измерения несет информацию об изменениях начальной фазы сигнала и,,, произошедших за время измерения,

После окончания этого интервала второй одновибратор 14, на вход которого поступают проинвертированные первым инвертором 13 импульсы с делителя 9, генерирует импульс U

(фиг,2т), поступающий на управляющий вход цифрового блока 15 памяти, в результате чего в блок 15 переписывается содержимое счетчика 11 в параллельном коде. Выходной код блока 12 памяти поступает на цифроаналого- вый преобразователь 16, где преобразуется в аналоговую форму. Аналоговое напряжение с выхода преобразователя 16 подается на блок 17 измерения и регистрации.

Таким образом, путем формирования из входного и опорного сигналов получают новый сигнал специальной формы, причем начальная фаза его первой гармоники однозначно связана с начальной фазой входного сигнала. Приращение, которое получает начальная фаза сформированного сигнала при изменении начальной фазы входного сигнала, равно

N4

.Cf, - ,

где

л ф 2 nf

45

50

55

приращение нй- чальной фазы входного сигнала. Отсюда следует, что при выборе коэффициента приращения фазы полученного сигнала превьшают приращения начальной фазы входного сигнала. Таким образом, использование предложенного устройства позволяет повысить чувствительность при регистрации фазовых приращений в N 4/2 раз,

Формула изобретения

Устройство для электроразведки, содержащее последовательно соединенные опорный генератор, первый делитель частоты, генератор периодических сигналов и излучатель, последовательно соединенные приемник электромагнитного поля, предварительный усилитель, избирательный усилитель и первый детектор пересечения нулевого уровня, а также второй делитель частоты, схему И, первый инвертор, первый и второй одновибраторы и последовательно соединенные первый счетчик импульсов, цифровой блок памяти, цифроаналоговый преобразовалель и блок измерения и регистрации, причем выход второго делителя частоты подключен к первому входу схемы И, входам первого одновибратора и первого инвертора, выход последнего подключен к входу второго одновибратора, второй вход схемы И подключен к опорному генератору, а выход cxeNbi И подключен к счетному входу первого счетчика импульсов, к входу установки О этого счетчика подключен вы- , ход первого одновибратора, а выход второго одновибратора соединен с управляющим входом цифрового блока памяти, отличающееся тем, что, с целью повьшения чувствительности, дополнительно содержит третий и четвертый делители частоты, третий одновибратор, второй счетчик импульсов, блок задания кода, второй ин

0

5

вертор, первую, вторую и третью схемы И-НЕ, фильтр и второй детектор пересечения нулевого уровня, причем выход первого детектора нуля подключен к первому входу первой схемы И-НЕ и к входу третьего делителя частоты, выход которого подключен к входу третьего одновибратора, выход третьего одновибратора соединен с входом установки О второго делителя частоты и с входом параллельной записи кода второго счетчика импульсов, информационные входы которого соединены с блоком задания кода, а выход соединен с первым входом второй схеьы И-НЕ и входом второго инвертора, счетный вход второго счетчика импульсов и вход четвертого делителя частоты подключены к выходу опорного генератора, выход четвертого делителя частоты подключен к второму входу второй схемы И-НЕ, выход которой соединен с первым входом третьей схе5 И-НЕ, выход второго инвертора соединен с вторым входом первой схемы И-НЕ, выход последней подключен к второму входу третьей схемы И-НЕ, выход которой подключен к

0 входу фильтра, а выход фильтра соединен с входом второго детектора пересечения нулевого уровня, выход которого подключен к счетному входу второго делителя частоты.

0

un a

Изобретение относится к электромагнитным методам исследований и может быть использовано при электроразведке аномальных включений в различных средах для обнаружения инженерных коммуникаций. Цель изобретения - повьшенне чувствительности устройства - достигается путем формирования из входного и опорного сигналов нового сигнала, приращения фазы которого превышают приращения фазы входного сигнала, и измерений изменений фазы нового сигнала. Устройство содержит опорный генератор, четыре делителя частоты, генератор периодических сигналов, излучатель, приемник электромагнитного поля, предварительный и избирательный усилители, два детектора нуля, схему И, два счетчика импульсов, три одновибра- тора, два инвертора, цифровой блок памяти, цифроаналоговый преобразователь, блок измерения и регистрации сигналов, блок задания кода, три И-НЕ и 4 1пьтр. Чувствительность устройства повышается в раз, где N 4 - коэффициент деления четвертого делителя частоты. 2 ил. (Л

,

I-I 1-I I-I l-1

/ b

y

y

V/

vy

ЧУ

I-I r

27/yz/