Способ импульсной индуктивной аэроэлектроразведки в движении Советский патент 1978 года по МПК G01V3/10 

что s вроаессе ЙБЙЖКНЙЯ (полета) происхо- дат х гижческие изменения электрических soffraKTOB между агрегатами носнтеяз, т.е. носитель sas объект, возбуждаемый электромагнитным генераторного контура, хао-щчесгзг изменяет свое состояние. В результате взменяютсй амалитуда и форма перехояного пронесса от BifxpeBbsx токов в корпусе носителя (этот щзоыесс от импзльса к нх пульсу яе Еовторается). Тогда установлеяиая иэвестньт сирсобом компенсация СйГ11ала от аяхревых токов в корпус;е носите ля для некоторого нсходного ег-о состояния (например, до начала авнженяя) будет произвольным образом нарушаться в процесс движения(полета), Возникаюшая при этом рас компенсация проявляется на регнстрируемой записи сигнала как помеха, которую для кратности при нято называть помехой К. Эксперименталь- но установлено, что помеха К имеет выраженный нестационарный случайный характер. Иногаа на значительных участках эта помех равна нулю и проявляется только на коротких интервалах, напоминая по форме аномал от рудных тел (;.ложные аномалии). В других случаях помеха К становится очень интенсивной, так что запись на значительны участках вообще нечитаема. Трудность компенсации сигнала от вихре вых токов в корпусе носителя заключеатся в том, что этот сигнал является двоякопеременным. Он зависит от изменений геометрического положения приемного контура относительно носителя, а также и от изменений контактов между -агрегатами носителя Очевидно, что реализация аналоговой модели которая. , .следила бы не только за изменениями геометрии, но и за изменениями контактов, представляется весьма затруднительной. Целью изобретения $ вляется повышение точности работ путем компенсации сигнала от вихревых токов в корпусе носителя независимо от изменений геометрического положения его относительно приемного контура и от изменений электрических контактов между агрегатами носителя. Это достигается тем. что в способе импульсной индуктивной аэроэлектроразведки в движении генераторным контуром возбуждают импульсы электромагнитного поля сигнал в приемном контуре, стробируют дважды во время токового импульса и в паузе с задерж кой по времени, относительно конца, импульса а сигнал, возникающий в установленном на носителе компенсационном контуре стробируют в те же моменты времени, что и сиг нал в приемном контуре, смешивают его с сигналом приемного контура во время токового импульса и подают в измерительный канал в протавофазе с сигналом приемного контура в паузе. Регулируя амплитуды смешанных сигналов, добиваются компенсации влияния носителя, а по появлению сигнала раскомпенсации и его зависимости от времени судят о наличии в 3-емле проводящих объектов, их ра змерах и электропроводности, На фиг. 1 схематически и.зображена уста но&ка, размещенная на вертолете, для реализации предлагаемого способа; на фаг, 2 показана последовательность . импульсов тока и связанных с ними сигналов. На носителе 1 укреплен генераторный контур. 2, в котором при помощи генераторного устройства 3 Возбуждают импульсы тока чередующейся полярности и полусинусоидальной формы J (i ).В гондоле 4, буксируемой на кабель-тросе 5, находится приемный контур 6 с предусилителем 7, на выходе которого под действием названных импульсов тока возникает сигнал в виде напряжения U (i) . Сигнал U (i) во время токового импульса представляет собой . сигнал первичного поля, так как влиянием носителя и изменений контактов в нем, а также влиянием проводящих объектов в Земле, по сравнению с вкладом от первичного поля можно пренебречь.. Сигнал и.„ (fc J в. паузе представляет сумму сигнала от вихревых токов в корпусе носителя, который зависит и от изменений контактов между агрегатами носителя и от изменений геометрического положения приемного контура относительно носителя, с полезным сигналом от проводящих объектов в Земле, скорость затухании, которого во времени зависит от размеров и электропроводности объекта. Изменения геометрического положения приемного контура одинаково оказываются на сигнале ) во время импульса и в паузе, так как частота колебаний гондолы много ниже частоты повторения импульсов. Кроме генераторного контура, на носителе установлен компенсационный контур 8, в котором поц действием импульсов тока также возникает сигнал в виде напряжения ) Этот сигнал отличается о-г Сигнала .1 независимостью от изменений геометрического положения приемного контура вследствие того, что компенсационный контур так же, как и генераторный, жестко укреплен на корпусе носителя. Кроме того, вкладом в этот сигнал проводящего объекта в Земле по. сравнению с вкладом от носителя можно полностью пренебречь, так как этот контур по сравйению с приемным находится гораздо ближе к носителю и дальше от объектов в Земле.

Сигналы UfjCi) . UK Ct) поступаютна входное устройство-смеситель 9, а за- тем на измерительное устройство Ю.

При помощи устройства 9 сигнал Uj. Ci) стробируют дважды: в начале .интервала токового импульса J CCs) и в паузе между импульсами в некоторый моментС-U CC Здесь и далее t обозначает текущее время, а 1Г - время, отсчитываемое,

каждый раз ох конца предществующего токового импульса.

Сигнал U (t ) стробируют в те же моменты времени и .h Затем процедуру стробирования повтор;:ют после токового импульса противоположной полярности и т.д. Соответствующая последовательность

строб-импульсов показана на фиг, 2.

Сигналы Uf,(tc,). и UKC-CS) смещивают во входном устройстве 9 и подают в противофаэе сигналу ) и измерьтельное устройство 10.

Для того, чтобы описать процесс смешивания и компенсации сигналов, представим их фоцмуиами, котооые в общем СПУЧАС ж.ПРИ отсутствии искомого объекта имеют вид

U Ct:s-)),(Л)

и„с1г.)--и„ 1 гау 1+акш -и (t)tAKtt)..(.t)Гtt)I, U)

СЗ)

С4) .JK. где п, исходные значения рассматриваемых сигналов в неко торый момент времени, например, до начала движения: r(t ). К ( t ) - функции, описьтаюшие изменения рассматриваемых сигналов во времени в зависимости от изменений геометрического положения приемного контура относительно носителя и от изменений контактов между агрегатами носителя; (Л- и Р) - соответственЬо произвольные коэффициенты. cL и Ь зависят от конфигурации носителя и установки в целом, в частности, для идеально соосной установки, размеры которой существенно больше размеров носителя, так что можно полагать, что последний находится в однородном возбуждающем поле, очевидно, Л. р . Однако в общем случае полагаем, эти коэффициенты произвольными. Таким образом, подлежащий компенсации сигнал у ) CCi) состоит из четырех слагаемых; постоянной составляющей, изменеНИИ геометрии (независимо от контактов),

изменений контактов (независимо от геомет рии) и двоякоперемепнрго слагаемого, зависящего как от изменений контактов, так и от изменений геометрии одновременно. Последние два слагаемых как раз и составляют помеху К. Главная часть помехи К определяется Членом с К (t) , так как

из опыта известно, что величина Г (-fc ) изменяется обычно в пределах+ (О,О2-Ю,О5) Для получения компенсации по предлагаемому способу смешаем сигналы U Cfs) .

и 1 СТ) и и ( (5 ), подав их через соответствукщие делители. Смешивание

иожно производить по разному:

1. Простое смешивание, при котором формируется Компенсирующий сигнал вида

J.,tT.,), (5Т

где. К rj , К и К - коэффициенты

регулировкк1 соответствующих напряжений.

В этом случае измеряемый сигнал

исс.)и„Сс)-и,,)-K(U,

+ K(t)(dlU -KjbU.) + cK.rtt)K(.t)U.. (6)

Очевидно, независимой регулировкой можн установить

jU

П1

Ст)

К

ТГ,

ns .

в результате чего все слагаемые Б формуле 6, кроме последнего, будут скомпенсированы Остаточный (нескомпенсированный) сигнал при отсутствии искомого объекта )(3l.r(t)Ktt)U Как уже говорилось, этот сигнал составляет незначительную часть помехи К и на его фоне различить полезный сигнал оказывается гораздо легче, чем в способе, не предусматривающем компенсации помехи К. 2. Смешивание с перемножением, при котором формируется компенсирующий сигнал другого вида в эсом случае измеряемый сигнал U(r.) U«(t,)-U(U r nUnsl-KU tU rKKU J«)Ии„гк.и,,ьки„,еи,гк,и)+ кикли.-к(ьи„,и.) ГйЖиНЛи„.-К1Ъи„ и. 10) Очевидно,, также -независимой регулировй можно установить в результате чего получится полная компе сация и измеряемый сигнал при отсутствии искомого объекта U (Т,-) О. Получение компенсаини возможно также и при других комбинациях рассмотренных выше сигналов, но это не имеет принципиального значения. Кроме того, описанная комбинация является одной из наиболее удо ных с точки зрения практической реализации предлагаемого способа. При появлении проводящего объекта в пределах зоны чувствительности установки, работающей по предлагаемому способу, поя вится сигнал, зависящий от размеров объек его-электропроводности и расстояния tio не Например, над изомерным объектом ( в ви шара радиуса О. и проводимости 6 ) сигнал раскомпенсации Т1ТаГ; г- иТ.Т, где 3 и Т - амплитуда и длительность токового импульса полусинусоидальной форм соответственно; 5р S| -«эффективные площади генера торного и приемного контуров, соответстве Z. и Н - расстояния от приемного конт ра до генераторного и до центра шара, соответственно. Mg-4n-10 гн/м, VUT,T./T) .QolTSe кч -лтсвк) +e 01Т№К (1ГК)а. 1Г -1 ««-СМ„б-а) . функция Ч(oLT ,) характеризует скорость затухания сигнала с ростом време ни . При oLT ОД функции ф достаточной для практики точностью описывается одной экспонентной с номером , т.е. с точностью до амплитудного множителя.Q. (15 Такая завис1 мость позволяет легко опре делить показатель оС , например, из отношения функции Ц и ее производной по времениi V -o.W-r:r-v S(16) При более сложной зависимости (формула 13) .показатель oL также может быть определен путем наложения экспериментальной кривой затухания сигнала на теоретические и подбора кривых, совпадающих наилучшим образом. Показатель- oL характеризует суммарное качество выявленного объекта, определяемое его электропроводностью и размерами. Чем больше электропроводнисть, тем богаче руда возможного месторождения, а чем больше размеры, тем больше запасы руды, Таким образом потенциальная промьгшлен ная ценность обнаруженного объекта тем выше, чем меньше значение показателя cL а для определения показателя сзС необходимо изучить зависимость полезного сигнала от времени задержки t,{ . Одним из достоинств способа является возможность построения на его основе многоканальной измерительной аппаратуры для одновременной регистрации сигнала на нескольких задержках Г , 2 1 Г ... и т.д., поскольку описанный выше процесс компенсации сигнала U (,) на какой-либо одной задержке не влияет на значение сигнала на какой-либо другой задержке. Другим достоинством способа является простота его реализации, поскольку в нем вместо.создания сложной аналоговой модели носителя, обязанной следить за .хаотическими изменениями состояния носителя, используется сигнал самого носителя. Кроме того, еще одним достоинством способа является возможность компенсации сигнала от вихревых токов в корпусе носителя не по одной пространственной составляющей этих токов, как для простоты изложения описано выше, а по двум или трем пространственны составляющим. Например, для установки, изображенной ни фиг. 1, наибольшей интенсивностью обладают горизонтальные вихревые токи в корпусе носителя, компенсация сигнала которых описана выше, а также вертикальные вихревые токи в плоскостях,. перпендикулярнь1х к направлению, полета. Для компенсации по следних на носителе дополнительно укрепляют вертикальные генераторный и компенсационный контуры, в вертикальный генераторный контур посылают токовый импульс в конце паузы между импульсами в основном генепаторном контуре, т.е. в то время, когда полезный сигнал практически полностью затухает, стробируют сиг-. нал. в приемном контуре и в вертикальном компенсационном контуре во время токового импульса в вертикальном генератор ном контуре, а далее производят операции смешивания и регулировки амплитуд сигналов, аналогичные описанным выше. В результате добиваются более глубокой компенсации сигнала от вихревыхтоков в корпусе носителя и их изменений, что обеспечивает возможность регистрации полезного сигнала от объектов меньших размеров и проводимости, либо (что наиболее ьахао) от крупных промышленных объектов, залегающих на большой глубине.

Исключение влияния переменного электросопротивления контактов между агрегатами носителя.-, позволяет:

резко уменьшить количество ложных аномалий и тем самым исключить непроизводительные затраты на их проверку наземными геофизическими и горно-буровь и работами}

повысить реальную чувствительность разведки и обнаруживают искомые объекты при большой глубине их залегания,

формула изобретения

1. Способ импульсной индуктивной .аэроэлектроразведки в движении, э которой генераторным контуром возбуждают импульсы электромагнитного поля, а сигнал, возникающий в приемном контуре, стробируют дважды - во время токового импульса и в паузе с задержкой по времени относительно конца импульса, отличающийся тем, что, с целью повышения точности аэроэлектроразведки путем компенсации сигнала от вихревых токов в корпусе носителя независимо от изменений геометрического положения его относительно приемного контура

ri от изменений электрическихконтактов между агрегатами носителя, сигнал, возникающий в установленном на носителе компенсационном контуре стробируют в те же моменты времени, что и сигнал в приемном коктуре, а затем смешивают его с сигналом приемного контура во время токового импульса, вычитают смешенные сигналы из сигнала приемного контура, измеренного в паузе между токовыми импульсами, и, регулируя амплитуды смешанных сигналов, устанавливают положение компенсации, а по появившемуся сигналу раскомпенсации в процессе съемки и его зависимости от времени задержки судят о наличии в Земле проводящих объектов, их размерах и электропроводности.

2. Способ импульсной индуктивной аэроэлектроразведки по п. 1, отличающийся тем, что сигнал компенсационного контура перемножают с сигналом приемного контура измеренной во время токового импульса, и смешивают его с сигналом приемного контура во время токового импульса.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

l.BoirringfOhA-R-Newapprotph to ёхрEofat-ion Tlie INPUTcxirtorne pu&se ебесtf-fcat prespecting-svatcm.Mining Cone: Journ/-(962,A/a48,A/2W,p.49-«

2. Гончарский В. Н. и др. Технические основы азроэлектрррааэедки. Квев, Наукова думка , 1969. с. 231-234.

ипШ.