Устройство для геоэлектроразведки Советский патент 1977 года по МПК G01V3/06 

скии усилитель, а перед регистратором введен блок вычитания, два входа которого соединены через логарифмические усилители соответственно с тороидальной катушкой и каналом измерения электрической напряженности. Принципиальная возможность определен 1я проводимости обуславливается существованием плотности тока проводимости, вызванного воздействием этих полей и зависящего от удельной электропроводности среды (дифференциальный закон Ома) ,(1) где б - плотность тока проводимости; Е-напряженность естественного (или промышленного) электрического поля Если в заданной точке пространства одновременно замерить плотность тока проводимости и напряженность поля, то в соответствии с формулой (1) удельная электропроводность среды находится делением двух найденных величин. (2) где а - удельная электронроводность исследуемой среды. С целью увеличения чувствительности и улучшения соотношения сигнал/шум измерительная система «сгуститель-дополнительный электрод согласуется со входом усилителя через согласующий трансформатор. В качестве усилителей измерителя плотности тока (б) и напряженности электрического поля (Е) выбраны логарифмические усилители, что позволяет в дальнейшем применить простейшее вычитающее устройство и подать сигнал на регистратор удельной электропроводности (например, стрелочный прибор с логарифмической шкалой). Так как электромагнитное поле Земли формируется глобальной системой эндовибратора «Земля-ионосфера, то для него характерно наличие трех четко выраженных полей резонанса Шумана на частотах /1 7-8 Гц; f2 14-16 Гц; /з 21-24 Гц или в случае близко расположенных промышленных предприятий - существование поля промышленной частоты. Электромагнитное поле Земли в силу глобального характера формирования является однородным на значительных пространствах и зависит лишь от электропроводности подстилающих структур Земли (моря). С целью улучшения соотношения сигнал- помеха и упрошения измерений входные цепи датчика (тороидальная катушка измерителя плотности тока, входные и выходные цепи согласующего трансформатора измерителя напряженности поля) настроены в резонанс на Шумановские частоты электромагнитного поля Земли или на промышленные частоты энергосети. На фиг. 1 схематически изображено предложенное устройство; на фиг. 2 - блок-схема устройства; на фиг. 3 - схема устройства для измерения электропроводности морской воды. Устройство состоит из двух металлических сгустителей 1 и 2, разделенных диэлектрической прокладкой 3 и соединенных металлическим стержнем 4, и электрода 5 (металлический шар с кадмированной поверхностью), соединенного диэлектрической трубой 6 со сгустителем 2. На металлическом стержне 4 расположена тороидальная измерительная катушка 7, концы которой связаны с входом логарифмического усилителя 8. Выход логарифмического усилителя соединен с вычитающим устройством 9. Внутри диэлектрической трубы 6 от электрода 5 проходит соединительный провод 10 к одному из концов первичной обмотки согласующего трансформатора. 11, второй конец первичной обмотки этого трансформатора соединен со сгустителем 2. Вторичная обмотка согласующего трансформатора 11 соединена со входом второго логарифмического усилителя 12, выход которого - с вычитающим устройством 9. Выходные концы с вычитающего устройства 9 с помощью соединительного кабеля 13 выводятся из корпуса датчика через сальник 14. При внесении устройства в исследуемое пространство под воздействием переменного электрического поля Земли (моря, океана) через сгустители 1 и 2 и стержень 4 протекает переменный ток, пропорциональный плотности тока производимости в среде. На концах тороидальной катущки 7, индуктивно связанной со стержнем 4, возникает нанряжение, пропорциональное напряженности поля ЕО, удельной электронроводности среды а и константе датчика Ктя, зависящей от параметров и геометрии катушки 7 и сгустителей 1 и 2 ,,гз:Я,д.а.Е„.(3) с стороны, между сгустителем 2 и дополнительным электродом 5 под воздействием того же ноля возникнет напряжение (7эд, пропорциональное только напряженности действующего поля ЕО и коэффициенту преобразования /Сэд (с учетом согласующего трансформатора 11) электродного датчика: вд эд-Е„.(4) Очевидно, что отнощение сигналов -ЭД ЭД пропорционально только постоянным датчиков (/Стд и /Сэд и удельной электропроводности среды. Указанная операция в устройстве осуществляется с помощью двух логарифмических усилителей 8 и 12 вычитающего устройства 9, выходной сигнал с которого будет равенif - тггде Ко - коэффициент усиления логарифмических усилителей 8 и 12. Сигнал (6) поступает в дальнейшем на регистратор 15 с логарифмической шкалой. Для улучшения соотношения сигнал/помеха входные цепи измерителя плотности тока (тороидальная катушка 7) и электродного измерителя (первичная обмотка трансформатора 11 и дополнр1тельный электрод 5) настраиваются в резонанс на Шумановские частоты естественного переменного электрического поля Земли (моря) или промышленные частоты энергосети. Настройка может быть осуществлена либо с помощью вспомогательной регулируемой емкости либо с помощью специально намотанного трансформатора, учитывающего существующую емкость двойного электрического слоя на сгустителе 2 и электроде 5.

На фиг. 3 представлена схема использовавания предлагаемого устройства для измерения электропроводности морской воды с исследовательского судна 16.

Нри измерениях на ходу используется буксируемая система, состоящая из датчика 17, стабилизатора 18 и соедипительного кабеля 19. При стоповых измерениях система состоит

из груза 20, датчика 21 и соединительного кабеля 21.

Формула изобретения

Устройство для геоэлектроразведки, содержащее пассивный датчик плотности тока естественного электромагнитного поля Земли в виде тороидальной измерительной кадушки со сгустителями тока, логарифмический усилитель и регистратор, отличающееся тем, что, с целью увеличения точности измерений и получения однозначных величин электропроводности изучаемых сред, датчик плотности тока снабжен дополнительным электродом, установленным на диэлектрическом стержне ii расположенном по главной осп сгустителя, устройство содержит канал измерения напряженности естественного электромагннтного поля Земли, включающий дополнительный электрод и сгуститель тока, согласующий трансформатори логарифмический усилитель, а перед регистратором введен блок вычитания, два входа которого соединены через логарифмические усилители соответственно с тороидальной катушкой и каналом измерения напряженности электромагнитного поля Земли.