Устройство для определения глубины залегания локальных неоднородностей Советский патент 1977 года по МПК G01V3/00 

1

Изобретение относится к технике электромагнитных геофизических исследований и может быть использовано для определения глубины залегания локальных неоднородностей.

Известно устройство для определения глубины залегания локальных неоднородностей, содержащее генератор периодического напряжения, излучатель, две приемные рамки, нуль-индикаторы, усилители, синхронные детекторы, нуль-гальванометр и отсчетное устройство ij.

Недостатком известного устройства является низкая точность измерений, а также применимость его лишь в ближней зоне излучения электромагнитного поля.

Известно устройство 2j, позволяющее определять глубину залегания локальных металлических неоднородностей и включений, содержащее приемные катущки, включенные секциями и соединенные последовательно - встречно.

Недостатками этого устройства являютс ся низкая точность измерения из-за сложности процесса измерения, а также невозможность определения глубины залегания локальной неоднородности непосредственно за время электроразведочшлх работ и применимость его только в ближайшей зоне излучения электромагнитного поля.

Известно устройство 3j, позволяющее определять глубину залегания локальных неоднородностей и включений, содержащее генератор периодического напряжения, дипольный излучатель, диффереьщиальный приемник поля, усилители, триггеры, ключ управляемый генератор импульсов, датчик скорости, расщиритель импульсов, счечик импульсов, дешифратор и отсчетное устройство.

Недостатками устройства являются низкая точность измерений, обусловленная сложностью процесса измерений, а также возможность использования его только в ближней зоне излучения электромагнитного поля.

Цель изобретения - повышение быстродействия устройства, достоверности резултатов измерений и определение глубины залегания локальных неоднородностей непосредственно во время электроразведочных работ. Поставленная цель достигается тем, что устройство дополнительно содержит дифференциальный приемник поля с отличным от первого значением базы, выделители экстремумов, схемы И, причем оба дифференциальных приемника полячерез выделители экстремумов подключены к управляющему входу ключа и через расширитель импульсов ко входу сброс счетчика импульсов. Сущность изобретения заключается в следующем. На основе анализа зависимостей составляющих вторичного электромагни ного поля сферической локальной неоднород ности от расстояния между излучателем (магнитным или электрическим диполем), дифференциальным приемником поля (состо щим из двух разнесенных вдоль направления.движения поисковой установки, одинаково сориентированных и встречно включенных приемных элементов) и локальной неоднородностью, выявленных при различных геометрических параметрах установкй, было доказано, что: во-первых, кривые зависимостей модулей разностей составляющих векторов напряженности вторичного электромагнитного поля проводящей сферической неоднородности характеризуется наличием двух экстремумов, возникающих при прохождеьши ДПП над сферой; во-вторых, расстояние между этими экстремумами определяется соотношением между величиной базы дифференциального приемника поля Ь (расстоя1ше между приемными элементами ДПП) и глубиной залегания локальной неод нородности. При этом, если L h, то расстоят е между экстремумами разностного аномального сигнала равно L , а если Ь cL J то оно равно h . Теоретически установленная закономер ность была подтверждена экспериментально на хюделируюшей установке. Блок-схема предложенного устройства показана на фиг. 1, где; 1-4 - приемники поля, 5 - излучатель электромагнитного поля, 6, 7 - усилители, 8, 9 - выделители экстремумов, 10- схема И, 11 - триггер, 12-ключ , 13 управляемый генератор импульсов, 14 - датчик скорости , 15 - расширитель импульсов, 16 - счетчи импульсов, 17 - дешифратор, 18 - отсчет ное устройство. Излучатель электромагнитного поля 5 облучает локальную неоднородность 19 (фиг, 2). Вторичное поле индуцирует сигналы в приемниках поля 1-4. Приемники поля 1-4 и 2, 3 включены дифференциальНО и разнесены один относительно другого на расстояние соответственно и в ваопь направления движения установки, перемещающейся на высоте Ъ над неоднородностью 19. Кривые разностей вторичных сигналов, получаемых при прохождении установки над локальной неоднородностью, показаны на фиг. 3. Если выполняется условие: е Ъ,(1) то глубина залегания локальной неоднородности определяется как расстояние между экстремумами разностей вторичных сигналов, и оно не зависит от и f, дифференциально включенных приемников. Пример: Проводился расчет зависимости модуля разности напряженное тей вторичного поля (составляющей Н ) в точках размещения приемных элементов дифференциальных приемников от взаимного расположения установки и локальной неоднородности. Для расчета была принята установка с вертикальным электрическим диполем-излучателем электромагнитного поля и дифференциальными приемниками (фиг. 2). Электрический момент излучателя параллелен оси 02 декартовой системы коордианат, база дифференциального приемника Ь совпадает с направлением движения установки вдоль оси ОУ-. Оси чувствительности приемных элементов сориентированы параллельно оси ОХ на измерение Нх . В качестве аномалии была принята высокопроводящая сфера с радиусом а 0,5 м Среда однородная, проводящая, G 4/О мм, д 7,Г-Г--Го%/м. Параметры установки: расстояние между излучателями и первым приемным элементом дифференциального приемника р 2Ом, момент тока электрического диполя принят равным 1 (А. м.) В устройстве (фиг. 1) сигналы дифференциально включенных приемников 1, 4 и 2,3 подаются через усилители 6, 7 и выделители экстремумов 8,9 на входы схемы И 10, к оторая пропускает разности выходных сигналов дифференциально включенных приемников 1, 4 и 2, 3 только тогда, когда экстремумы их совпадают, т. е. когда выполняется условие (1) и расстояние между экстремумами разностей вторичных сигналов равно глубине залегания неоднородности. Выход схемы И 1О через триггер 11 управляет работой ключа 12, который пропускает импульсы от управляемого генератора импульсов, частота которых прямо пропорциональна скорости перемещения установки , измеряемой датчиком скорости 14. Импульсы с выхода ключа 12 подсчитываются счетчиком импульсов 16. Количество импульсов, попадаютдих в счетчик импульсов 16,будет равно:

--- ген(2)

где -i - время между экстгремумами вторичных разностных сигналов приемников,

f - частота импульсов генератора 13, В свою очередь:

ген - (3) где К - коэффициент преобразования;

V - скорость перемещения установки над локальной неоднородностью.

Подставляя равенство (3 ) в уравнение (2), получим

КП,(4)

гдeh:fV- расстояние между экстремумами разностей вторичных сигналов приемников, и в данном случае глубина залегания локальной неоднородности,

Количество импульсов счетчика импульсов 16 дешифруется дешифратором 17 и регистрируется отсчетным устройством 18. Через некоторые время, задаваемое расширителем импульсов 15, показание счетчика 16 и отсчетного устройства 18 сбрасываются на нуль до следующего цикла измерения.

Изобретение позволяет повысить точность измерений, быстродействие устройства и исключить выполнение механических измерений и связанные с этим погрешности.

Предложенное устройство обеспечивает определение глубины залегания локальных неоднородностей с неизвестными геометрическими размерами и электродинамическими

параметрами непосредственно во времяпрове ния электроразведочных работ.

Особенно эффективно применение устройства в случае неоднородностей небольших геометричскпшх размеров, залегающих на глубинах не превышающих 15м.

Формула изобретения

Устройство для определения глубины залегания локальных неоднородностей, содержащее дипольный излучатель, дифференциальный приемник поля, усилители, триггер, ключ,управляемый генератор импульсов, датчик скорости, расширитель импульсов, счегчик импульсов,дешифратор и отсчетное устройств отличающееся тем, ч то, с целью повышения быстродействия устройства, точности результатов измерений и возможности определения глубины залегания локальных неоднородностей непосредственно во время элек роразведочных работ, оно дополнительно содержит дифференциальный приемник no;iH с отличным от первого значением базы, выделители экстремумов, схему И, причем оба дифференциальные приемники поля чере выделители экстремумов подключены к управляющему входу ключа и через расширитель импульсов ко входу сброс счетчика импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Патент США № 3471772 опобл.

1969г, октябрь, 7 т. 867, 1.

2.Авторское свидетельство СССР 171483 по кл. Q 01 V 3/00 опубл. в БИ № 11, 1965 г.

3.Бахмутский В. Б. , Зуенко Г. И. Индукционные кабелеискатели М.,Связь,

1970г. (прототип).

Фиг.1

Фиг. 2

иг.З