Измерительное устройство для геоэлектроразведки Советский патент 1979 года по МПК G01V3/10 

Изобретение относится к области геофизической разведки, в частности/ к устройствам для электроразведки и моделирования ее различных методов. ; Известны устройства для электроразведки, например, по методу переходных процессов, содержащие генера,торную установку и приемную устанбвку, которая ьключает приемный контур или диполь, измерительный усилитель, .строб.ируюй1Ий каскад, импульсный уси яитель, интегратор и регистратор/ в которых, с целью подавления гармонических помех, принятый сигнал интегрируется в интервалах времени, точно равных или кратных периоду помехи 11, Устройства этого типа обеспечивают весьма глубокое подавление гармон Чаской помехи, но позвапяют изучать лишь весьма низкочастотные процессы, а для более высокочастотных позволяют определить лишь интегральные характеристики, чего обычно недостаточно. Известны также устройства для алектрораззедки содержащие генерато ную и приемную установки, причем генераторная установка включает источник постоянного тока со схемой управления и контур (или диполь) возбуждения, а приемная установка включает приемный контур (или диполь)г усилитель, схему стробирования, основной усилитель или преобразователь, аналог-код, аналоговый или цифровой накопитель (сумматор), регистратор и управляющий генератор, расположенный либо в приемной, либо в генераторной установке и управ;.яющий непосредственно или через канал, СВЯЗИ коммутатором генераторной установки и времязадающей схемой приемной установки, которая открывает , стробирующую схему и включает накопитель на время одного цикла измерения. Общее время измерений задается специальной времязадающей схемой или Счетчиком числа циклов измерений, кс торые .управляют схемой совпадений, расположенной на выходе управляющего генератора. Управляющий генератор яйляется автономным 2. Такие устройства обеспечивают суммирование результатов заданного числа циклов измерений, что позволяет достаточно эффективно подавлять не слишкс интенсивные нерегулярные помехи. Однако, гюдоб ме устройства Не эффективны в условиях интенсивных гармонических помех, превосходящих полезный сигнал в 10-100 и более раз, так как требуемое число циклов Оказывается очень большим (сотни и десятки тысяч) даже при благоприятных соотношениях частот управляющего генератора и помехи, что приводит к Недопустимому возрастанию времени измерений. Использование частотных фильтров , невозможно вслучае взаимного перекрытия спектров помехи и полезного сигнала, а использование схем компен сации требует решения весьма трудной задачи выделения чистого напряжения помехи, не искаженного полезным сигналом и тЪчно соответствую щего напряжению помехи, действующему на входе измерительного тракта во время самого измерения, т.е. в присутствии полезного сигнала, точного) поддержания неоСходимой амплитуды и фазы компенсирующего напряжения и т.д. . Цель предлагаемого изобретения- подавление стационарных гармонических помех. Для этого в устройство между .выхо дом предварительного усилителя и вхо дЬм генератора управляющих импульсов включен фильтр, а между входом схемы совпадений и генератором управляющих импульсов установлен триггер, счетны вход котбррго соединен с выходом схемы совпадения, вход установки в о - с выходом генератора одиночных импульсов, а прямой и инверсные входы - с управляющими входами генератора управляющих импульсов, кроме того, прямой выход триггера соединен с управляющим входом счетчика числа циклов измерений. При этом генеpatop управляющих импульсов включает последовательно соединенные усилител ограничитель и дифференцирующий касkaд, выход которого Нагружен двумя Противоположно включенными диодами, один из которых подключен к прямому . 1ВХОДУ одного усилителя-формирователя а другой - к инвертирующему входу второго усилителя-формирователя, выходы последних соответственносоедине ш со входами двух .схем совпадений, вторые. входы которых - с прямым и инверсным выходами триггера, а, внкод схем совпадений с входами схемы ИЛИ. . Эти узлы и .связи обеспечивают ввделенй помехи и поочередную синхр ЬизациЮ отдельных циклов измерений с псхпожитёльными и отрицательными полу &й6дакда помехи, с последующим их сум Шрованием, и автоматическое выполнениё четного числа циклов; измерений На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 , изображена блок-схема генератора уп равляюьщх импульсов, обеспечивающего синхронизацию циклов измерений с положительным и отрицательным полупериодами помехи; на фиг. 3 - диаграммы, поясняющие действие устройства. Измерительное устройство содержит приемный датчик 1, предварйтельны усилитель 2, стробирующую схему 3, аналого-цифровой преобразователь 4, СО всеми вспомогательными элементами (тактовый генератор, схемы стробирования и фиксации и т.п.),.цифровой накопитель 5, представляющий собой суммирующее оперативное з апоминакяцее устройство со всеми вспомогательными элементами (схемами адресации, записи считывания и т.д.),, регистратор 6, фильтр 7, настроенный на частоту первой гармоники помехи, генератор 8- управляющих импульсов, схему 9 со падеНИИ, одновибратор 10, задающий длительность цикла измерения, триггер 11, счетчик 12 числа пар циклов измерений с регулируемым коэффициентом пересчета, генератор. 13 одиночных импульсов с ручным управлением, передающее устройство 14 канала связи, с генераторной установкой (на чертеже не приводится) . Генератор управляющих импульсов содержит симметричный . ограни-. читель 15, дифференцирующий каскад 1б , диоды.17 и 18, разделяющие импульсы по полярности/ усилители- формирователи 19 и 20 с прямым и инвертирующим входами соответственно, схемы 21 и 22 совпадений и схему ИЛИ 23. Соединены основные узлы установки следующим образом: приемный коНтур 1, измерител-ьный усилитель 2, стробирующая схема 3, аналого-цифровой преобразователь 4, цифровой накопитель 5 и регистратор 6, Составляющие тракт регистрации, соединены последовательно. Вход полосового фильтра 7 соединен с выходом измерительного усилителя 2, Соединен с входом генератора 8 управляющих импульсов, а его выход с первым входом схемы 9 совпадения-я выход которой соединен с входом одновибратора 10, счетным входом триггера 11- и входом передающего устройства 14; прямой выход одновибратора 10 соединен с вторым входом схемы 9 совпадения, а инвертирующий - с управляющими входами стробирующей схемы 3, аналого-цифрового преобразователя 4 и цифрового накопителя 5, Выход триггера 11 соединен с входом счетчика 12, и выход последнего - с третьим входом схемы 9 совпадения. , ВхоДй установки цифрового накопителя 5, триггера 11 и счетчика 12 соединены с выходом генератора 13 одиночных импульсов 13. Полосовой фильтр соединен с выходом .предварительного: усилителя 2 и.входом генератора 8 управляющих импульсов, на входе которого установлен симметричный усилител-ь-ог раничитель 15, нагруженного входом дифференцирующего каскада 16, выход которого .через диоды 17 и 18, включе Ные в разной полярности, соединен с входами усилителей-формирователей 19 и 20. Выходы усилителей-формирова телей .19 и 20 соединены соответствен но с первыми входами схем совпадения 21 и 22, выходы которых объединены схемой ИЛИ 23, а вторые входы схем 21 и 22 совпадения соединены соответственно с прямым и инвертирую цим выходам триггера 11,выход схемы ИЛИ 23 является выходом генератора 8. Диаграммы, поясняющие работы устройства (фиг. 3), соответствуют напряжениям в следующих точках: 24 - на выходе генератора 13 одиночных им пульсов, 25 на йнходе (прямом) триггера 11,- 26 - на выходе счетчика 12} 27 - на выходе приемного датчика 1 (условно, без учета полезного сигнала); 28 - на выходе ограничител 15, 29 - на выходе дифференцирующего каскада 16, 30 - на выходе схема 21 совпадения; 31 - на выходе cxeNttJ 22 совпадения; 32 - на выходе схемы 9 совпадения; 33 - на инвертирукядем вы ходе одновибратора 10; 34 - ток в датчике возбуждения генераторной установки; 35 - на выходе приемного датчика 1 (суммарное напряжение сигнала и помехи) ; 37 - на выходе цифрового накопителя 5 (условно преобра зовано в аналоговую кривую). При составлении диаграмм принято, что срабатывание всех импульсных схем пр исходит от Зсщнего (отрицательного) фронта входных импульсов. Предлагаемое устройство работает следующим образом. Перед началом измерений коэффициент пересчета счетчи Аа 12 устанавливается равным половине жела:емого коэффициента накопления (т.е., равным числу пар циклов измерения) ; вручную включается генератор |13 одиночных импульсов, импульс, выработанный которым (диаграмма 24) приводит в о состояние цифровой Накопитель 5, триггер 11 (диаграм- ма 25) и счетчик 12 (диаграмма 26).. В результате этого схема 9 совпадени оказывается открытой по третьему вхо ду высоким потенциалом с выхода счет чика 12 (по второму входу она открыта высоким потенциалом с прямого вых да одновибра1тора 10, находящегося в стабильном состоянии), напряжение помехи (диаграмма 27) с выхода приleMHoro контура 1, усиленное измеригельным усилителем 2 и отфильтрованное от нерегулярных шумов фильтром 7 ограничивается ограничителем 15 (диаграмма 28) и после дифференцирования дифференцирующим каскадом 16

702334 (диаграмма 29), разделения - диодам 17 и 18, усиления и формирования усилителями-формирователями 19 и 20, поступает на первые входы схем 21 и 22 совпадения, первая из которых .открыта ПО второму входу высоким потенциалом с прямого выхода триггера 11, а вторая закрыта низким потенциалом с его инвертирующего выхода, ла выходе схемы 21 совпадения (диаграмма 30) появляется импульс,соответствующий Началу положительного полупериода помехи, который через схему ИЛИ 23 поступает на первый вхс)д схемы 9 совпадения, которая открыта по второму и третьему входам. С выхода схемы 9 совпадения (диаграмма 31) импульс, соответствующий началу положительного полупериода помехи, поступает на выход передающего устройства 14 канала связи, вход одновибратора 10 и счетный вход триггера 11. В результате этого в датчике возбуждения генераторной установки возникнет импульс тока (диаграмма 34), одновибратор 10 переходит в неустойчивое состояние и при этом закрывает схему 9 совпадения по второму входу, открывает стробирующуюсхему 3 и включает аналого-цифровой преобразователь 4 и цифровой накопитель 5, триггер 11 перебрасывается в состояние 1 закрывая схему 21 совпадения и открывая схему 22 совпадения. В течение интервала времени А;( -БJ , определяемого длительного импульса, на инверсном выходе одновибратора 10(диаграмма 33) происходит регистрация в цифровом накопителе 5 напряжения, снимаемого с приемного датчика 1 (диаграмма 36), являющегося суммой напряжений помехи (диаграмма 27) и полезного сигнала (диаграмма 35). После оконт чания регистрации одновибратор 10 переходит вновь в стабильное состояние и открывает схему 9 совпадения по второму входу, в результате чего . импульсы с выхода схемы 22 совпадения, соответствующие началу отрицательных полупериодов помехи, проходят на выход схемы 9 совпадения, и далее все происходит как и в первом цикле измерений, за исключением того, что переход триггера 11 на состояния в 0 вызывает изменение состояния счетчика 12 на 1 , и схема22 совпадения оказывается закрытой, а схема 21 совпадения снова открывается. В течение второго цикла измерения А--Б2 значение суммарного напряжения помехи и полезного сигнала по-, ртупают в накопитель 5 и суммируются там с зарегистрированными в первом цикле. После окончания вто-. fioro цикла с поступлением на вход схемы 9 совпадения следующего импульса, соответствующего началу положительного полупериода помехи с выхоДа схемы 21 совпадения, все повторяртсяаналогично первому циклу, и про исходит третийцикл регистрации Ад-Б , эатем четвертый т.д. до тех пор, пока на выходе счетчика не появится низкий потенциал, который закроет схему 9 совпадения по третьему входу (на наших дйаррамйах После начала четвертого цикла), что произойдёт после выполнения заданного четного числа циклов ре гистрации прич;ем нечетные цикли синхронизируют ейС наЧалом положительного полупериода помехи, а четнйе - с началом отрицательного. Суммарные значения сигнала, записанные в накопителе 5, затем выводятся н ;.р%гистратор б либ чепосредственно6 Цифровом .(как Ьерия дискретньп ory ioB амплитуды) , Лийо в виде аналоговой кривой,получаемой с помощью преобразователя кс д-аналог, входящего в состав регис ратора 6. ; Поскольку при суммировании каждой пары измерений помеха в прЬ тивофазе, то эпйл обеспечивается глубоквёПо-давление всех н ечетных (включая первую) гармоник помехи, асумми ptjianMie нескольких пар измерений дополнительно обеспечивает подавлёние . нерегулярных помех.. Четные гармоники помехи ослабляются в два раза. Так как реальные помехи (в оснойном промышленной частоты), как правйло, ха)актеризую ся симметричной формой (т,е. имеют малый -уровень,четныхгар моник) , тоустройство обеспечивает,возйолсйОсть регистрации полезного си нала в условиях, когда он в ра слабее стационарной гармонической Помехи, при небольшсм числе циклов накапливания. /Использование предлагаемого устройства особенно эффективно в случаях, когда спектр помехи и полезнЪго ейгйала частично ИЛИ полностью совnto a bT ji когда использование обычных устройств с Накоплением малоэффектив нб5й:э, а иЬпользбваниё режёкторных фильтров невозможно. Использование) предлагаемого устройства обеспечивае значительную (в 10 и более раз) экономии времени на проведение замеров

Формула изобретения

1. измерительное устройство для. 55.-.: - f J

;ге6элЬктроразведки, содержацее после- 155886, O JJ/lO, 1961 йбватёЛЬно соединенные приемный дат-, 2 .Авторское АО 972

чйк, предварительный усилитель, стро-, 343239, кл. G 01 V 3/10, 19/.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе ёирующую схему, аналого-цифровой преобразователь, цифровой накопитель, регистратор, а также генератор управляющих импульсов, подключенный через схему совпадений к оконечному узлу канала связи с генераторной установкой и одновибратору, один выход кото-, рйго.присЬёдйнен ко входам ст1робирую1дей схемы, аналого-цифрового преоб-разователя и цифрового накопителя, другой - ко входу схемы совпаде ия и генератородиночных импульсов со счетчиком числа циклов из мерений, причем выход генератора одиночных импульсов нагружен на управляющий вход счетчика числа циклов измерений и управляющий вход цифрового накопителя, а выход счетчи ka числа циклов измерений соединен с третьимвходом схемы совпадений, т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с :целью подавления стационарных гармони|ческих помех, в устройство между ны-. Ходом предварительного усилителя и рхбдом генератора управляющи,х импульЬов включен фильтр, а между входом схемы сбвйадений и генератором управляющих импульсов установлен триггер, счетный вхбд которого соединен с выЬсбйоМ схемы совпадения, вход установс выходом генератора Одиночных импульсов, а прямой и инверсный выходы - с управляющими входами генерат ора управляющих импульсов, кроме того, прямой выход тригГера соединей с управляющим входом Счётчика числа пар циклов измерений. 2. Устройство ПОП.1, отлич а7 (о щ е е с я тем, что генератор управляющих импульсов включает после оёательйо соединенные усилитель-ограничитель и дифференцирующий каскад, вьосод которого нагружен двумя противоположно включенными диодами, один из которых подключен к прямому входу одного усилителя-формирователя, а , другой- к инвертирующему входу второго усилителя-формирователя, выходы последних coOTiBeTcTBeHHO соединены со входами двух схем совпадений, вторые вхол которых с прямым и инверсным, выходами тригг ера, а выходы схем совпадений - с входами схемы ИЛИ. .

702334

4

2it - 2S2627

шлг1лтгщаялАлш

гв

-H V KVtfVTWrVг

J(7rLJT4r

I

4-1jJL ri n

JL n rL4JJ