Устройство для аэроэлектроразведки Советский патент 1981 года по МПК G01V3/16 

1

изобретение относится к области аэроэлектрораэведки с использование электромагнитных полей радиостанций еда и СВ диапазонов частот. Оно может быть применено для определения электрических параметров среды в целях геологического картирования и поисков полезных ископаемых, а также решения задач радионавигации и распространения радиоволн.

Известны устройства для измерени горизонтальной составляющей электрического поля, применяемые прн наземных электроразведочных работах: проволочные, заземленные и незаземленные, антенны различной конструкции, индуктивные датчики, специальные приемные линии, подключенные к заземгштелям или плоским емкостн(ам электродам И

Основная трудность измерения горизонтгшьной составляющей электрического поля Ej радиостанций вызвана тем, что величина в десятки - сотни раз меньше вертикальной составляющей Е. Поэтому известные устройства неприменимы для аэроэлекроразведки, так как при жестком крелении датчиков к летательному аппарату выходное напряжение их практически определяется только .степенью отклонения датчика от горизонта. Для неискаженного приема Е необходимо выдержать горизонтальный полет с точностью до сотых долей градуса, что практически невозможно. Принудительное удержание датчика в горизонтгшьной плоскости, например с помощью гировертикали и силового следящего при0вода (гироплатформы) недостаточно, для измерений Е, так как при использовании в качестве носителя самолета на величину выходного напряжения влияет положение плоскости и фюзеля5жа относительно антенны.

Известно устройство для измерения , горизонтальной составляющей переменного электрического поля, которое состоит из размещенных на летательном

0 аппарате измерительного блока, горизонтальной проволочной антенны и вертикальной штыревой антенны. Горизонтёшьная антенна имеет на конце конусный парашют ибуксируется лета5тельным аппаратом. Сигнал с горизонтгшьной антенны поступает в канал Е,, измерительного блока, с вертикальной - в канал Ej.. Сигнал с горизонтальной антенны усиливается и посту0пает йа фазочувствительный детектор. Опорным напряжением для детектора служит усиленный и повернутьзй по фазе на .90° сигнал канала Е., Г2j. Недостатком известного устройства является узкая область применения ег вследствие ограничений, накладывае мых на диапазон используемых частот и технические условия проведейия измерений. Напряжение на выходе детектора не зависит в определенных пределах от взаимного пололсения летател ного аппарата и горизонтальной антен ны, которое изменяется, например, пр тангаже самолета. Оно определяется неполной горизотальнойсоставляющей электрического поля Еу, а только мни мой компонентой ее DhjE. Последняя ,не позволяет однозначно определять эффективные электропроводность б и диэлектрическую проницаемость € сре.ды.В реальных условиях величинуJ Ey можно использовать только для определения б на.частотах СДВ - диапазона. . .Кроме того, применение в извест.ном устройстве буксируемой длинной несимметричной антенны накладывает ограничения на высоту полета и вызывает дополнительный неучитываемый фазовый сдвиг между сигналами на выходе горизонтальной и вертикальной антенн за счет разнесенности их электрических центров. Последний рас тет пропорционально частоте и в ДВ-С диапазонах вносит в результаты измерений недопустимо большую погрешность. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства. Указанная цель достигается тем, что в устройство для аэроэлектроразведки, содержащее размещенные на летательном аппарате измерительный бло и две антенны, введены блок стабилизации антенн в горизонтальной плос.кости, соединенный с одной из антенн и блок обработки сигналов, причем обе антенны через блок обработки сиг налов подключены к измерительному блоку. Кроме того, одна из антенн выпол нена поворотной, а другая - горизон тальной, жестко закрепленной относи тельно корпуса летательного аппарата. Каждая антенна содержит два рабочих электрода, в полости которых размещены усилители, штанги и дифференциальный блок. При использовании устройства на летательном аппарате типа самолёта в качестве блока обработки сигналов применяется сумматор. На фиг. 1 показана блок-схема ус ройства, уЬтановленногб на летатель ном аппарате; на фиг. 2 - блок-схем антенны.. Устройство смонтировано под фюзе ляжем летательного аппарата 1. Антенна 2 жестко связана с .корпусом и занимает строго горизонтальное положение только при горизонтальном полете. Антенна 3 укреплена на валу редуктора .исполнительного электродвигателя блока стабилизации 4, управляемого следящим приводом от гидровертикали 5, которая при кренах само- . лета принудительно удерживает эту антенну в горизонтальной плоскости. Обе антенны подключены к блоку обработки сигналов б. Выход последнего соединен с измерительньш блоком 7. Обе антенны имеют идентичную конструкцию. Каждая антенна (фиг. 2) состоит из двух полых рабочих электродов 8, двух антенных усилителей 9, расположенных внутри электродов, металлических трубчатых штанг 10 и дифференциального блока 11. Рабочий электрод имеет днище 12 из изоляционного материала, герметически закрывающего полость электрода. Вход антенного усилителя подключен к электроду, общие шины усилителей соединены со штангой выход - с изолированным проводом, проходящим внутри штанги. Дифференциальным блоком служит симметрирующий трансформатор или дифференциальный усилитель. Такая антенна имеет максимальную действующую длину при заданной ее геометрической длине и может крепиться к металлическим конструкциям без использования изоляционных материалов. . Устройство работает следующим образом. Сигналы антенны 2 и 3, в которых помимо полезной части присутствуют добавочные напряжения за счет вертикальной составляющей Е, возникающие при крене летательного аппарата, поступают на блрк согласованной обработки этих сигналов б, алгоритм преобразования которого задается так, чтобы взаимно компенсировать добавочные напряжения в сигналах этих антенн и осуществить таким образом независимость выходного сигнала, подаваемого на измерительный блок 7., от воздействия вертикальной составляющей поля. Сигналы на выходах антенн 3 и 2 соответственно равны и K:,(ExCosr- АЕ2., и-1 К СЦСоз - E Sin-a) , коэффициенты, численно где равные произведению действующей длины антенны, коэффициентов передачи антенного усилителя и дифференциального блока; А - постоянная, зависящая от места расположения Устройства между крыльями и хвостовым оперением самолета и определяемая экспериментально;3 - угол крена самолета. Благодаря отнотипной (по S i п-у) функциональной зависимости добавочных напряжений в антеннах от Е и одновременнср противоположной по знаку в разных антеннах функция блока согласованной обработки сигналов упрощается до суммирования сигналов и и и,, с разными весовыми коэффициентами. Действительно, сумма U и IU равна ( ) + + (Кд - AK) Если коэффициенты К и Кд выбрать таким образом, чтобы выполнялось равенствоКд АК ,(3) то напряжение Uj, окажется равным и ( K,)ExCosr / С) или с погрешностью 1,5% при - 10° Uj, (к 4 K,J.)EX. Следовательно, напряжение на выхо де устройства пропорционально горизонтальной составляющей элейтрического поля и практически не зависит . от угла крена. Устройство позволяет производить измерения модуля и фазы, реальной и мнимой компоненты горизонтальной составлятацей переменного электрическог поля БД в воздухе с использованием летательного аппарата. По составляющей Еу измеренной совместно-с другими составляющими электромагнитного поля, например вертикальной, возможно однозначное определение эффективных электропроводности 6 и 3 диэлектрической проницаемости 6 горных пород. Устройство позволит реализовать аэроэлёктрораэведочный способ определения 5 и g , имеющий существенно большую экономическую эффективность, чем аналогичные наземные способы. Значительное увеличение диапазона используемых частот расширит возможности и аэрогеофизической съемки, -поскольку окажутся возможными многочастотные измерения, позволяющие исследовать геоэлектрический разрез на различныз4 глубинах, классифицировать полученные аномалии и т.д. Формула изобретения 1.Устро йство для аэроэлектроразведки, содержащее размещенные на летательном аппарате измерительный блок и две электрические антенны, о т личающее-ся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, оно содержит блок стабилизации положения одной из антенн в горизонтальной плоскости и блок обработки сигналов, причем обе антенны через блок обработки сигналов подключены к измерительному блоку. 2.Устройство по п. 1, о т л и чающееся тем, что одна из антенн выполнена поворотной, а другая - гopизoнтaльнoЙJ жестко закрепленной относительно корпуса летательного аппарата. 3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что каждая антенна содержит два электрода, в полости которых размещены усилители, штанги и дифференциальный блок. 4.Устройство по п. 1, отличающееся; тем, что блок обработки сигналов выполнен в виде сумматора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Вишняков А.Э.,Зишняков К.А. Возбуждение и измерение полей в электроразведке; Л., Недра,. 1974, с. 75-115. 2.Патент США 3763419, кл. G 01 V 3/16, опублик. 1973 (прототип) .

,

Xf X

иг. 1

7

19

Ш вия вр

t

Фыг.г