Датчик электроразведочной аппаратуры Советский патент 1978 года по МПК G01V3/06 

Изобретение относится к измеритель ным устройсизам, применяемым при геоэлектроразведке, а именно к устройствам для измерения электрической соста ляющей электромагнитного поля и токов в морской среде и грунте. Известен датчик электроразвелочной аппаратуры по авт.св. № 417753, в ко тором для увеличения площади контактирующих поверхностей проводящего материала датчика и окружаю цей среды электропроводящий стержень снабжен сгустителем - обтекателем, выполненным в виде проводящего полого сфероида. Этим значительно снижается сопротивление двойного электрического слоя на контактирующих поверхностях датчика и среды и увеличивается чувствительность датчика за счет сгущения первичного тока. Однако при измерениях в области инфранизких частот, а также постоянны электромагнитных полей чувствительность подобных датчиков резко падает. Это объясняется тем, что с уменьшением частоты исследуемого сигнала, коэффициент преобразования датчика .Х 4 где11д|,-Ь -сигнал на выходе измерительных катушек. В, Е - напряженность, электрического поля в среде, В/м, уменьшается и равен нулю для датчика, находящегося в постоянном электрическом поле. Целью изобретения является расширение частотного диапазона измерений в область инфранизких частот. Указанная цель достигается тем, что в датчике электроразведочной аппаратуры электропроводящий стержень и сгуститель - обтекатель разделены на две части соответственно двумя изолирующими прюкладками, параллельно каждой из которых включены коммутирующие цепи модулятора. Модуляционный режим измерения обеспечивается за счет коммутации тока в стержне, являющемся первичной цепью датчика, при неизменных граничных условиях на поверхности контакта датчика с окружающей средой. Это позволяет снизить нижнюю граничную частоту сигнала до , увеличить чувствительность датчика в области низких частот, устранить частотные искажения. Йа фиг.1 показан предложенный датчик, продольный разрез; на фиг.2 схема коммутации и обработки сигналов; Я фиг.3 и 4 - варианты схемы коммутации первичного тока с пся)«ощью двух реле. Датчик электрораэведочной аппаратуры содержит сгуститель-обтекатель 1, выполненый из двух половин полого металлического сфероида, разделенных диэлектрической прокладкой 2 и механически соединенных между собой при помощи стержня 3. Стержень изготовлен из изоляционного материала. На Ьтержне размещены две металлические пгру&л 4 и 5, именицие контакт с полусфероидами, но изолированные друг от друга прокладкой 6. Измерительные катушки 7 размещены на стержне 3. Датчик может лть применен совместно с измерительными устройствами, в которих с целью расширения частотного диапазона используют преобразование измеряемого постоянного сигнала в пе ременный, который усиливают и детектируют. Схема коммутации и обработки сигнала содержит датчик, усилитель 8, соединенный с герметичным разъемом 9, модулирующий генератор 10, модулятор, который может быть выполнен, например в виде реле 11 с обмоткой 12 и контак таАШ 13,14, фазовый детектор 15 и удво итель частоты 16, Датчик работает следующим образом. С измерительных катушек 7 сигнал пройдя через предварительный узкополосный усилитель 8, по герметичнсниу разъему 9 подается на выход датчика. Модулирующий генератор 10, расположенный внутри датчика, питает обмотку 12 реле 11. Контакты 13 и 14 реле подключены соединениями 17 соответственно к двум половинк.ам проводя1чего стержня и соединениями 18 - к двум полусфероидам Когда контакты 13 замкнуты, первичный ток со сгустителя-обтекателя 1 течет через стержень. Первичный ток возбуждает магнитный поток в сердечниках измерительных катушек и на выходе датчика появляется сигнал, пропорциональный Напряженности электрического поля в среде, В это время контакты 1-4 разомкнуты. В момент замыкания контактов. 14 контакты 13 размыкаются и первичный ток течет по полусфероидам, минуя входную цепь измерительных катушек (в катушках в это время протекает переходной процесс). Далее цикл повторяется. Этим достигается неизменность граничных условий на поверхности соприкосновения датчика и окружающе среды. Выходной сигнал с датчика усиливает ся узкополосным усилителем 8 и поступает на фазовый детектор 15. Опорное напряжение для детектора через удвоитель частоты 1$ подается с модулирующего генератора 10. Модулятор и коммутирующие цепи можно построить различными способами, возможен и такой режим работы, при котором возбуждается вначале одна половина измерительных катушек, а затем - другая. Важно лишь, чтобы в любом режиме граничные условия на поверхности контака сгустителя-обтекателя с окружающей средой не изменялись. В качестве переключателей коммутирукицих цепей лучше всего использовать герконовые реЛе, Для снижения наводок на измерительные катушки и выходную цепь датчика управления модулятором лучше осуществлять синусоидальным, а не импульсным напряжением. При этом монохроматическая наводка на частоте модуляции легко подавляется в усилительном тракте, так как он настроен на частоту сигнала измерительных ка,тушек, которая вдвое зыав частоты модуляции, поскольку реле не различают знака управляющего напряжения и срабатывают каждые полпериода синусоидального напряжения при достижении им уровня срабатывания. Удвоенное по частоте напряжение модулятора можно использовать в качестве опорного при синхронном детектировании полезного сигнала. Современные герконовые реле позволяют выбирать частоту модуляции в диапазоне 200 - 600 Гц, при этом несущая частота полезного сигнала будет вдвое выше. Поэтому спектры электромагнитных полей в морской среде в диапазоне частот от .нуля до 100 .- 300 Гц могут быть измерены предложенным датчиком без частотных искгикений и с чувстви- ; тельностью, которую об 5спе41 вает прототип на частотах 400-1200 Гц. ормула нзобретения Датчик электроразведочной аппаратуры по авт.св. № 417753, отличающийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона измерений в область инфранизких частот, в нем электропроводящий стержень и сгуститель-обтекатель разделены на две части соответственно двумя изолирующими прокладками, параллельно каждой из которых включены колмутирующие цепи модулятора.

16 Г

10

Bbixdi

UrrJi

ФигЛ