Устройство для геоэлектроразведки Советский патент 1979 года по МПК G01V3/06 

I

Изобретение относится к устройствам дпя геоэпектроразведки полезных ископаемых с поверхности земли и с воздуха |Индуктивнйми методами. Оно может быть использовано в приборах и системах ад

измерения эллиптически поляризованных магнитных попей различного назначения.

Известны устройства для геоэлектроразведки l , используемые для измерения полуосей эллипсаполяризаций йагнйтного ПОПЯ1 содержащие магнитоприемник, резонансные фильтры, амплитудные детектори, суммо-разностную схему и измерительные приборы. Эти устройства имеют низкую точность.

Известны также дифференциальные измерительные устройства периодического сравнения для измерения малых разностей актлитуд низкочастотных гармонических сигналов, содержащие датчики, соединен.ные с усилителями, генератор, коммутатор, фазочувствительный детектор, изфгрательный усилитель, фазочувствительнь1й выпрямитель, регистратор 2 , Точность

измерений этими устройствами более высокая.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство для геоэлектроразведки з , которое содержит взаимно-ортогональные магнитоприемшпси.Предварительные усилитег ли, фазовращатель, суммо-разностную схему, коммутатор, усилитель несущей чаототы, детектор, избирательный усилитель огибающей, синхронный выпрямитель, регистраторы и делитель частоты с коэффициентом деления, равным неправильной дроби, выход которого подключен к управлякщим цепям коммутатора и синхронного выпрямителя, а вход - к задающе,му генератору.

В таком устройстве принятые магнитосдвиприемниками сигналы усиливаются

гаются по фазе.на угол

по отношению один к друтогйу, а затем суммо-разностная. схема вычисляет их векторную сумму и разность. Полусумма амплитуд сигналов суммы и разности пропорциональна большой поЛуоси эппяпса поляризации HQ , а их полуразность - мапой .полуоси Hj . С цепью измерения этих ве: личин сигналы суммы и разности подаются на коммутатор, на выходе которого преобразуются в амптттудно-фаэомодушро ванный сигнал. Этот сигнап усипивабтся усилителем несущей и детектируется детектором. При линейном детекторе ни его выходе измеряется величина, пропорциона льная большей попуоси эллипса поляризации, и выделяется Ьгибающая амплитуд, пропорциональная малой полуоси на частоте коммутации. При использовании квадратичного дст-ектора постоянная составляющая сигнала на его выходе буйет пропорциональна сумме квадратов полуосей а :огибаюшая на частоте коммутации пропорциональна из произведению Н Htl . В дальнеЙ1лем огибающая усиливается избирательным усилителем, вьшрямлйется синхронным выпрямителем, управля емым тем же сигналом, что и коммутатор и измеряется. Сигнал, управляющий комf-57- Гitи7СО5(ф,-ф5))

исНи -о -аи 1Т25(Фг). / Г

Г-- ---1 Г ftИоСОб Ф.-Фг)

Up..2U,U,s,n(,,-,)s..ut.,,.-.rct|. Выражение (l) можно представить так Uc IIcSin at4q)i., , . , s40 .Up UpSinbti-cp -ttppb . . Tj c-Jn ц-и 2TT It sin/U) -ii) V Си i 2 12 111 цд

lIc-Up

()|sinrwt4 4 i S.|nsin(flt.q))l(2X

- L 2 2 L .

Iг.U|L U2S n(()2)J

(1) мутатором и синхроннь1М выпрямителем, формируется с помонЕью депитепя частоты с дробньтм коэффициентом деления, который сиахрониэируется сигналом задающего генератора. Пороговая чувствительность (аддитивная погреущость) по малой попуоси эллипса иоляризация (или произведение HgHt при квадратичном детекторе) является основной характеристикой такого устройства и определяет эффективность геоэлектроразведки. Если составляющие вектора напряженности магнитного поля по направлениям магнитоприемников равны соответственно СОЭ (Qt + ф ) и Эб2 Н2СО% -Coot + )f то сигналы на Ьходе сумк оразностной схемы могут быть представле/UisUj Sinlwt-fq) н--1 ны соответственно И и2 1Г25ш ш1 + СС2)« С учетом этого выходные сигналы векторной суммыTJ,, и разности Up суммо-разностной схемы представить как .. Uacosttpi- xl ,ir,ein(;,-;,)i и -/irpU2,2uij sJn((p -(5 i I . Uacosic j.-cpj) Ф„ -01ГС16- -i-lii P () нал на выходе усилителя несушей можпредставить выражением

где К - коэффициент передачи Коммутатора и усилителя несущей;.., Si частота коммутации сигналов иТТо 4 ср - начальная ч«за напряжения часто ты коммутации, управляющего работой коммутатора н синхронного выпрямителя. На основании выражений (l) (2) сигнад на выходе, например, квадратичного детек- тоса может быть представлен в виде:

JчB -Y-jtu 2)-2UiU2(( -(j2 U|fco52(.p + 2UtU25in(q.4)2)in(tpc- pico5 2 t 24 4l 4V

-tg52ib|i: tgK-.

(fc-4lp)((fi-lp2)C06(()| j sin 2«4an-ila t.2(.4,,(fp-(2n-i)-c.rctgj j-b±i| tg.,. ),ft.Ф,.,pHгn-i)(- etg,,.tё())|

где K,j4g - коэффициент передачи квадра-Сигнал «а выходе избирательного уситичного детектора; П 1, 2, 3.„. пителя частоты коммутаиив в канапе ор,Рассмсхгрим погрешность измерериябаюшей можно представить спедуюшим

аномальной вепичины.образом при дробном собтяошении :

ио 1° |-4и и2е1п()5 п{5гЬч)+

-,

-T|((4.;.-4)p)t aUjUaSin(if -4i2l cos((c-4ip)« (..S)i...2,,.«.,,.,,-a.ct| j-jJ | tgfe- ppl-2(f ).,i Г.--Ujtlil

;(ir,.--ti5iri5,tg(.,-.p),2(i),

где KQ - коэффициент усиления избира- пяющей, попадающей в полосу избиратепьтепьного усипителя; ного усилителя.

(т) - целая часть дробного числа .

у-зЬПосле некоторых несложных преобразоЛа 51- 2и)-{2п-1 - разность между часто- ваний выражение (4) можно представить

той коммутации и комбинационной состав- следующим образом:

XoKKBl

J(4bll,fs,n(,-c,,,T;,ein(...p,)coJl,:gT , r

. .I -IQ : L

Ш).p-arctg - giЧ1иф,фр-арс1б 1б-(Ф -Ф V2(-

P (С|)-ф2) P Hsi/o J

-4U|lJ25in()2)sin(s2t-Kp) +

Выходной сигнйл ситаронного выпрямителя равен

It

КоЧвК Г

и,

ев

M((Чi-Ц alf o (фc-фp),

ЧГ.-1

иЬиГ

s.sit.2(f,.itt9e q c-anctg..t(c(

где первым слагаемым в фигурных скоб-а вторым - погрешность измерения. Мдоках определяется измеряемый сигнал (так симапьное абсолютное значение погрешноск:аки и22 п()(ЧгЧ52)), ти измерения будет равйо иЬи .2c,,.i;.,,.. макс Так как частот ASI может быть очень щзкой, то снижение погрешности с помошью фильтра нижних частот на выходе cинxpoннofo выпрямителя не всегда возможно. ; ; Таким образом, Н1вдостатки указанно-, го устройства - невысокая чувствитёпьяость, так как аддитивные погреигаости от комбинационных составляющих в, нем Нолностью не исключаются, и сложность реализации делителя частоты с коэффициентом деления, равньш неправильной Дроби.-: ;:. ; .:,;;;-; - .--:-;.. : Целью изобретения -вавпяется увеличени «чувствительности за счет исключения аддитивных погрешностей, обусловленных комбинационными составляющими на выхо де детектора, и упрощение делителя частоть1. Поставленная цель достигается тем,чтЬ вход делитейя частоты с коэффициентом деления, равным целому числу, подключен к одному из входов суммо-фазностной схеНа чертеже представлена блок функциональная схема устройства для геоалектро- разведки, Устройство для геоэлектроразведки со«двржит взаимно ортогональные магнитоприемникв 1 и 2, предварительные усилители 3 и 4, квадратурный фазоВрашатель 5, суммо-разностную схему б коммутатор 7 усилитель 8 несущей, детектор 9, усилитель 10 огибающий/ сшЕфонныЙ ш,1прямитель 11,триггерный делитель частоты 13 и регистраторы.

(((

-(ib

)5(СРГФ2 ,,,. Устройство работает следующим образом. Принимаемые магнитоприемниками 1 и 2 сигналы усиливаются предваритепьшми усилителями 3 и 4. Выходной сигнал усилителя 3 сдвигается по фазе фазовра- . щатепем 5 на ft и затем суммо-раз,;.:..;/. ; /...,- .г --: ,-. -... . нрстной схемой 6 формируются сигналы векторной cyTsivfeiUg и разности Vp. Эти с помощью коммутатора .7 поочередно с частотой коммутации подаюци ся на усилитель 8. Затем полученный в результате коммутаций амплитудно-фазр- модулированный сигнал детектируется детектором Q, на выходе которого измеряется среднее значение сигнала, прбпордионапьное большой полуоси эллипса поляризации магнитного поля. Огибающая на частоте коммутации, пропорциональная малой полуоси (или произведению полуосей). усиливается избирательным усилителем . 10 и выпрямляется синхронным выпрямителем 11 который управляется тем же сигналом, что и коммутатор 7. Сигнал, управляющий коммутатором 7 и синхронньш выпрямителем 11, формируется с помошью триггерного делителя частоты 12, который синхронизируется одним из вход- ных сигналов суммо- зазностной схемы 6. 1 оэ44ИЦиент деления триггерного делителя частоты 12 равен целому числу. Роль триггерйого делителя частоты в предложенном устройстве может выполнять цепочка из последовательно соединенных триггеров (с коэффициентом деления 2 , где m - число триггеров), на входе которой установлен усилитель-ограничитель, преобразующий входной сиахронизируюшнй гармони ческийсигнал (oot + j f-j-) снимаемый .с входа суммо-разностной схемы, в меаидровый сигнал /IL UsTJsidnsin a)t + ,-I. В V 1- 2/ До поступления этого сигнала все триггеры делителя устанавливаются пусковым (сбросовым) импульсом в положение О ипи I. Триггерный делитель представляет собой суммирующий или: вычитающий счетчик. Выходной сигнал усилителянограничитедя в результате деления таким тоиггер .. ным делителем частоты : преобразуется в сигнал, равный u.1T,( а У 2 / ,,«.,,.,p-«.ctg макс ПВдставив из Из выражения (lo) видно, что при отсут ствии измеряемой величины, т.е. при ф Фг погрешность равна нупю, т .к. в соответствии с уравнением (l) лг ф. И COS-j 0. Это говорит о том, что погрешность не содержит аддитивной составляющей и носит мультипликативный характер и, следовательно, не ограничивает чувствительности устрой ства. Таким образом, данное устройство им ет большую чувствительность измерений, а применение делителя с коэффициентбм деления, равным целому числу, позволяет упростить его конструкцию. Формула изобретения Устройство дпя геоэпектроразведки м&тодом эллиптически поляризованного поля, выражение для начальной формулы (s) в формулу (9)1, Г,, cos I (р,.+фп -arcttf-I± с р ё2и,( шч 73 Так как коэ 1ициент деления триггерног.о делителя 12 равен 2 , .то ,-Sш|яt -() i-1 J Отличие триггерного делителя чэстоты от делителя частоты в общем случае состоит в том, что он делит на определенное число не только частоту входного сигнала, но и его начальную фазу. В данном устройстве коэффициент передачи триггерного делителя частоты 12 15 „viin Сд) равен 2. погрешность измерения на основе уравнения () с учетом того, что при этом Л SI 0, будет определяться выражением: 7 1 и,+112 . W определяют максимальную погрешность измерения данного устройства (). содержащее взаимноортогональные магнитоприемники, предварительные усилители, фазовращатель, суммо-разностную схему, коммутатор, усилитель несущей частоты, детектор, избирательный усилитель огибающей, синхронный выпрямитель, регистраторы и делитель частоты, выход которого подключен к управляющим цепям коммутатора и синхронного выпрямителя, отличающееся тем, что, с целью увеличения :чувствительности и упрощения конструкции, вход делителя частоть1 подключен к одному из входов сумморазностной схемы. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Светов Б. С., Мизюк Л. Я., Поджарый В. М. Рудная электроразведка по методике эллиптически поляризованного поля. М., Недра , 1969, с. 26-70. 2.Авторское свидетельство СССР N9406119, кл. QOld 1/10, 1971. 3.Авторское свидетельство СССР № 338879, кл. Q 01V 3/16, 1970.