Измерительное устройство для геоэлектроразведки Советский патент 1980 года по МПК G01V3/02 

1

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано при проведении многочастотных амплитудных измерений в геоэлектроразведке По методу вызванной поляризации.

По основному авт. св.; 396651 известно измерительное устройство для геоэлектроразведки г содержащее датчик сигналов, блок фильтрации и усиления, детектор, сумматор, источник постоянного напряжения к регистратор 1 .

Недостатком данного устройства является его малая информационная способность, связанная с тем, что оно позволяет определить параметр поляризуемости только по измерениям электрического поля, создаваемого в Земле с помощью питаемых переменным током заземленных источников (заземленного кабеля, диполя и т. д.

Цель изобретения - устранение указанного недостатка и расширение тем самым информационных и функциональных возможностей устройства путем обеспечения определения параметра вызванной поляризации (ВП) по измерениям магнитных компонент

поля, которые, как показывают теоретические расчеты и результаты полевых работ, позволяют обеспечить большую глубинность поисков месторождений полезных ископаемых.

Для достижения поставленной цели устройство содержит блок уравновешивающих напряжений, включенный между вторым входом сумматора.и ис10точником постоянного напряжения. При этом блок уравновешивающих напряжений снабжен двумя регулируемыми источниками постоянного напряжения , тре хпозицйбнным переключатв15 лем и двум# двухпоэиционными ключами, одни из полюсов регулируемых источников постоянного напряжения соединены с двумя переключаемыми контактами трехпозиционного перек20лючателя, а один из этих полюсов соединен также через первый двухпоэиционный ключ с общей клеммой устройства, два других полюса регулируемых источниксГв постоянного напря25жения соединены между собой и подключены к третьему переключаемому контакту трехпозиционного переключатег;я, а также через второй двухпозиционный ключ - ко входу блока уравнове30 имвающих напряжений.

На чертеже изображена структурная схема устройства.

Схема устройства содержит датчик сигнала, блок 2 фильтрации и усиления, детектор 3, сумматор 4, источник 5 постоянного напряжения,регистратор 6,блок 7 уравновешивающих напряжений включающий трехпозиционный переключатель 8, два регулируемых источника постоянного напряжения 9 и 10, два двухпозиционных ключа 11 и 12.

° Устройство работает следующим образом.

Электромагнитное поле в Земле воэ.буждается токами четырех частот (одновременно или поочередно) с помощью заземленнрго кабеля, питаемого током инфранизких частот (например, 0,15 - 10 Гц). С помощью датчика 1, в качестве которого может быть использовав приемник магнитного поля магнитометр,в заданной точке измерений прийимается сигнал первой частоты. Если датчик ориентирован таким образом, что измеряется горизонтальная, перпендикулярная к кабелю, составляющая магнитного поля, а точка измерений расположена, например, над центром поляризующегося объекта, имеющего форму шара, то амплитуда принимаемого сигнала может быть представлена в виде

Sfer-

Р г

момент источника,

где расстояние от источника до приемника (например, от питающего диполя до точки измерений),

6 проводимость окружающей среды,

( действительная часть коэффициента отражения, зависящего от отношения проводимости вмещающих пород и шара, а также от поляризуемости шара.

По указанной амплитуде сигнала первой частоты нормируется коэффициент передачи устройства. Это производится следующим образом. С помощью блока 2 фильтрации и усиления цз принятого сигнала выделяется первая гармоника, которая выпрямляется детектором 3 и через сумматор 4 поступает на регистратор б. При этом источники 5,9 и 10 могут быть отключены Ьт сумматора (предназначенный для4 Э.ТОГО выключатель на чертеже не показан), а на регистраторе, например, стрелочнсян измерителе, устанавливают полное (100%-ное) отклонение стрелки (например, 100 делений). Можно и не отключать источник 5 постоянного напряжения от сумматора 4. В этом случае, как и в .известном устройстве, источник 5 должен обеспечивать полное, т. е.

100%-ное, отклонение стрелки регист ратора 6 в противоположной полярности поступающего на сумматор 4 с детектора 3 полезного сигнала. Для этого переключатель 8 ставят в среднее положение, ключ 12 замыкают, а ключ 11 размыкают. Амплитуду принятого датчиком 1 сигнала регулируют до тех пор, пока показания регистратора б станут равными нулю (регулировку можно осуществить, изменяя коэффициент передачи блока 2).

Затем в блоке фильтрации и усиления переключают частоту настройки на ш и измеряют нормированное приращение амплитуды сигнала б, в %:

)/ .

где i.u определяемый параметр поляризуемости.

Как видно из этого выражения, измеряемый по магнитному полю параметц зависит не только от поляризуемости шара, но и от проводимости имеющей среды, разноса, выбранных частот. Чтобы устранить эти факторы, дальнейшие измерения проводятся в следующем порядке. После получения отсчета 6 на регистраторе б переключатель 8 ставят в первое положение. При этом последовательно с источником 5 включается регулируемый источник 9 постоянного напряжения, увеличивающий напряжение на втором входе сумматора 4. Величину напряжения источника 9 регулируют до получения на регистраторе 6 того же отсчета б. но противоположного знака. Напряжение на выходе источника 9 в этом случае пропорционально 2 d

Затем устанавливают частоту настройки блока 2, равную третьей частоте ои , причем со, 2 си. Переключатель 8 ставят во второе (среднее) положение и вновь нормируют измеритель по амплитуде сигнала третьей частоты, добиваясь нулевых показаний регистратора б аналогично тому, как проводилось нормирование по сигналу первой частоты. После этого устанавливают частоту настройки блока 2, равную четвертой частоте , причем д 2со/. Отсчет по регистратору б будет равен

. )Переключатель 8 ставят в третье положение, при этом последовательно с источником 5 подключается регулируемый источник 10 постоянного напряжения, увеличивающий напряжение на втором входе сумматора 4. Величину напряжения на выходе источника 10 регулируют до получения нулевого отсчета по регистратору .6. Затем размыкают ключ 12 и замыкают ключ 11 и переключатель 8 ставят в 1 -з положение. Одновременно от первого входа сумматора тем или иным способом отключают рабочий сигнал (напри мер, отключая датчик 1 или,использу специальный ключ, работающий синхро но с ключс1ми 11 и 12) . При этом регистратор 6 фиксирует разность напряжений на выходах регулируемых ис точников 9 и 10 постоянного напряже НИЯ . Таким образом, с помощью предлож ного устройства по измерениям маг-нитного поля определяется параметр поляризуемости пород. Все указанные операции могут выполняться автоматически. Для этого устройство снабжается программно-командным бло ком, соединенным с блоком усиления и фильтрации сигналов, а также с ключс1ми 8, 11 и 12 и регистратором Кроме того, к источникам 9 и 10 черезрегулирующие элементы подключаются регистратор 6 и программнокомандный блок. Формула изобретения 1. Измеригельное устройство для геоэлектроразведки по авт. свид. 396651, отличающееся тем, что, с целью расширения его информационных возможностей, оно снабжено блоком уравновешивающих напряженийу включенным между вторым входомсумматора и источником постоянного напряжения. 2. Устройство по п. 1, о т л ичающеес.я тем, что, блок уравновешивающих напряжений включает два регулируемых источника постоянного напряжения, трехпозиционный переключатель и два двухпозиционных ключа, одни из полюсов регулируемых источников постоянного напряжения соединены с двумя перекгаочаемыми контактами трехпозиционнэго переключателя, а один из этих полюсов соединен также через первый двухпозиционный ключ с общей клеммой устройства, два других полюса регулируемых источников постоянного напряжения соединены между собой и подклю.чены к третьему переключаемому контакту трехпозиционного переключателя, а также через второй двухпозиционный ключ - ко входу блока уравновешивающих напряжений. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР, № 396651, кл. Q 01 V 3/02, 1972 (прототип)..