Устройство для геоэлектроразведки Советский патент 1978 года по МПК G01V3/02 

Изобретение относится к устройствам для амплитудно-фазовых измерений вызванной поляризации и может быть применено в измерительной технике при изучении параметров геоэлектрических разрезов, атмосферы, а также некоторых четырехполюсников. ИзвесТнь устройства для амплитудно-фазовых измерений вызванной поляризации, предусматривак)щие последовательное возбуждение в земле электромагнитного поля токами нескольких частот с помощью генератора фиксированных Частот и поочередное измерение накаждой частоте амплитуд и фаз сигналов в точке измерения с помощью-одночастотного амплитудно-фазового измерителя с последующим определением параметров поляризуемости путем математических расчетов. Ввиду необходимости передачи с генератора на измеритель сигналов опорной фазы с помощью -радиоканала, поочередного измерення амплитуд и фаз на каждой рабочей частоте и определения параметров поляризуемости путем математических расчетов, известные устройства оказываются сложными и низкоточнымн. Эти недостатки в значительной мере устранены в устройствах для параллельных двухчастотных амплитудно-фазовых измерений вызванной поляризации. Известное устройство для параллельных двухчастотных амплитудно-фазовых измерений вызванной поляризации содержит последовательно соединенн.ые датчик сигналов, предварительные усилители, к выходу которых под-, ключено два избирательных усилителя, умножитель частоты, формирователи импульсного напряжения из сигналов синусоидальной формы, делитель, частоты, дискретный фазовращатель, триггер и индикатор фазовых углов. В этом устройстве предусматривается умножение частоты одного из сигналов до значения частоты другого сигнала, а затем преобразование синусоидальных сигналов в последовательности коротких импульсов, соответствующих моментам перехода синусоидальных сигналов через нулевое значение их амплитуды, и измерение временного интервала между этими двумя последовательностями импульсов. Больщое число элементов устройства, выполняющих операции по различному преобразованию инфранизкочастотных сигналов, снижает надежность этого устройства в полевых условиях. Кроме того, из всего синусоидального сигнала за весь период в известном устройстве используется только его значение в один момент - нулеяое значение. Г1()и наличии помех (а в полевых условиях избавиться от них никогда не удастся) момент перехода суммарного сигнала через нулевое значение колеблется в широких 11)еделах, что приводит к значительным погрешностям измерения .фазоЕзых углои. Целью изобретения является повышение надежности измерительного устройства, а также увеличение точности измерений. Это достигается тем, что квыходам двух избирательных усилителей подключен сумматор, соеди1 енный с квадратором и измерителем амплитуды сигнала удвоенной (нижней рабочей частоты. , Устранение из измерительного устройства умножителей и делителей частоты синусоидальных инфранизкочастотных сигналов, преобразователей синусоидальных сигналов в импульсные и фазовращателя повышает надежность его работы, а измерение фазовых углов с помощью обычного амплитудного вольтметра, измеряющего амплитуду сигнала удвоенной нижней рабочей частоты, позволяет использовать весь синусоидальный сигнал на каждый период его следования и тем самым увеличить точность измерений. На чертеже дана структурная схема предложенного устройства. Оно содержит последовательно соединенные датчик сигналов 1, предварительный усилитель 2, два избирательных усилителя 3 и 4, входы которых соединены с выходом усилителя-2, а выходы соединены со входом сумматора 5, квадратор б, подключенный к выходу сумматора, и измеритель .7 амплитуды сигнала удвоенной нижней рабочей частоты, подключенный к выходу квадратора 6. Предложенное устройство работает следующим образом. Электромагнитное поле в земле возбуждается токами двух частот, соотношение между которыми равно 3. Амплитудные значения величин токов выбираются в от)юшении 2:1. Принятый., из -земли с помощью датчика 1 двухчастотный сигнал усиливается в блоке пред варительного усилителя 2 и фильтруется с помощью избирательных усилителей 3 и 4. Затем полученные напряжения синусоидальной формы суммируются с помощью сумматора 5. Суммарный сигнал подаётся на квадратор 6. В выходном токе квадратора 6 содержится составляющая, пропорциональная г . OtOi. . (tJj.Wi)t-npi P2 D U &ll126 n---- --; raeqjjH фазовые сдвиги сигналов с часTOiaMHiJ 1-й с)2, но так как 6J , а при изучении геоэлектрических разрезов фазовые углы можно представить в виде суммы линейно изменяющихся с частотой фазовых углов, обусловленных индукционными эффекта ми ф,ц., и фазовых углов ВП f зависящих от частоты при изменении частоты раз, т.е. . 112) ТО, подставив уравнения (2) и (3) в уравнение (), получим .,.,s,.(au,l.. .4) Таким образом при отсутствии поляризуе.мости среды амплитуда сигнала с частотой 2«Oi на квадратора равна нулю, а отличие ее от нуля служит мерой поляризуемости среды. Измерение амплитуды сигнала удвоенной нижней рабочей частоты производится измерителем 7. Измеритель 7 может быть выполнен в виде избирательного усилителя, настроенного на частоту 2(1)1, детектора, интегратора и отсчетного прибора. Так как измеритель 7 измеряет непосредственно параметр ВП, то требование к нему оказывается значительно сниженным. В частности, точность измерения амплитуды сигнала с частотой 2(1):, может составлять 5-10%. Отметим, что в качестве двух избирательных усилителей 3 и 4 с сумматором 5 может быть использован гребенчатый фильтр или полосовой фильтр, пропускающий сигналы с частотами (01 и (1)2. Кроме того, электромагнитное поле в земле может возбуждаться током прямоугольной формы, в котором содержится первая и третья гармоника в соотношении 1:1/3. При этом коэффициенты передачи избирательных усилителей должны быть выбраны в соотношении 1:2/3. Можно измерять также амплитуду постоянной составляющей на выходе квадратора: и: и получить таким образом сведения о проводимости среды. Кроме того, имея результаты, измерений переменной и постоянной осоставляюших на выходе квадратора, можно исключить нестабильность параметров избирательных усилителей и квадратора путем проведения нормированных измерений. Вместо квадратора может быть использовано устройство возведения сигналов в третью или четвертую степень {например варистор с кубической вольтамперной характеристикой). В этом случае соответствующим образом выбирается соотнощение рабочих частот и амплитуд нескольких сигналов, но из-за более спектрального состава сигнала на выходе указанных узлов измерение полезного сигнала, пропорционального фазовому углу ВП, затрудняется. Формула изобретения Устройство для геоэлектроразведки, содержащее последовательно соединенные датчик сигнала и предварительный усилитель, к выходу которого подключено два избирательных усилителя, отличающееся тем, что, с целью повыщения надежности устройства и увеличения точности измерений, к выходам двух избирательных усилителей подключен сумматор, соединенный с квадратором и измерителем амплитуды сигнала удвоенной нижней рабочей частоты.

liHIH