Устройство для геоэлектроразведки Советский патент 1981 года по МПК G01V3/02 

ства, содержащего усилитель с переключаемой чувствительностью и измеритель 3. Недостаток указанного устройства заключается в том, что оно может работать только в режиме однополяриых зарядок, а следовательно, не обеспечивает высокой точности измерений. Кроме того, при работе с устройством оператор отличает пропускание тока от паузы субъективно по степени флуктуации стрелки регистрирующего ирибора, их длительности и т. д. Это приводит к ошибкам и снижает достоверность измерений. Известна также аппаратура для геоэлектроразведки с использованием нестационарных электрических полей, состоящая из 1енератора импульсов тока (без синхроимпульсов), датчиков первичного и вторичного поля и автономного приемного устройства, содерл ащего усилитель с переключаемой чувствительностью, времязадающий блок и стробирующпй измеритель 4. Автономное приемное устройство исследует заранее известную информацию о сигнале передатчика путем программирования работы системы синхронизации времязадающего блока. Одиако такая аппаратура имеет ограниченное число операции, в частности оиа непригодна для работ методами переходных процессов и заряда с измерением как электрического, так и магнитного поля. Нри исследовании неустановившихся полей в указанных методах необходим автоматический учет знака вторичного поля, так как данный знак может не совпадать со знаком вызвавшего его первичного поля. В этой аппаратуре такого учета пет, поскольку измеряемые сигналы вторичиых полей всегда одного знака с первичпым нолем. Кроме того, применение этой аппаратуры ограпичеио из-за ограниченности ширины временного окна, в течение которого работает система автоматической подстройки фазы, связанная с наличием в измерителе кварцевых часов. За счет цеодииаковости частот измерителя и генератора происходит набег фазы, ириводящий к срыву синхронизации, причем коррекция фазы синхронизирующей системы возмол на только рядом с генератором (по кабелю). Аналогичная коррекция необходима всякий раз при сбоях в работе и при включении генератора. Все это снижает производительность труда, так как требует периодического возвращения оператора с профиля наблюдений в точку нахождения генератора. Цель изобретения - повыщение точности измерений. Для этого в устройстве для геоэлектроразведки, содерл ;ащем генераторную часть, имеющую блок управляющих импульсов и инвертор, включенный между источником тока и датчиком поля, ириемно-измерительную часть, состоящую из ириемного датчика, соединенного с ириемным устройством. содержащим переключатель рода работы, связанный с входом стробирующего измерителя и усилителем, подключенным к выпрямителю, а также времязадающего блока, соедипенного с вторым входом стробирующего измерителя, в генераторной части между блоком управляющих импульсов и пппертором включеп блок проиуска серии импульсов, а в приемиом устройстве между выходом выпрямителя и входом времязадающего блока расположен детектор проиуска серии имиульсов. Блок пропуска серии импульсов содержит четыре последовательно соединенных триггера, выходы которых нагружены четырехвходовой схемой И-НЕ, выход последней через схему НЕ связан с одним из входов двухвходовой схемы И-НЕ, другой вход которой вместе с входом иервого триггера является входами, а выход - выходом блока пропусков серии имиульсов. Детектор проиуска серии импульсов содержит две параллельно включенные цени, первая пз которых включает последовательно соединенные схему НЕ, двухвходовую схему И-НЕ и одиовибратор, а вторая - последовательно включенные двухвходовую схему И-НЕ и одновибратор, оба одновибратора нагружены двухвходовой схемой И-НЕ, связанной со схемой НЕ, выход которой служит выходом детектора пропуска серии импульсов, выход одновибратора второй цепи подключен к третьей цепи, состоящей из схемы НЕ, иересчетной декады, дешифратора и одновибратора, подсоединенного выходом к второму входу двухвходовой схемы И-НЕ первой цепи и второму входу двухвходовой схемы PI-НЕ второй цепи, причем управляющий вход пересчетной декады соединен с выходом детектора пропуска серии имиульсов. На фиг. 1 даиа структурная схема иредлагаемого устройства; на фиг. 2 - структурная схема генераторной части устройства; на фиг. 3 - структурная схема ириемноизмерительной части с развернутым изображенпем блока автономной синхронизации; на фиг. 4 - энюры наиряжения в датчике первичного иоля; на фиг. 5 - эпюры напрял ения на выходе выпрямителя; на фиг. 6 - импульсы напряжения на входе схемы И-НЕ; на фиг. 7 и 8 - импульсы напрял :ения на выходах одновибраторов; на фиг. 9 - импульсы напряжения на выходе схемы И-НЕ; на фиг. 10 - импульсы напряжения на выходе схемы НЕ; на фиг. 11 -15 - импульсы напряжения на входе пересчетной декады и дешифратора; на фиг. 16 - импульс напряжения, отклюающий входы одновибраторов; на фиг. 17- актовые имиульсы времязадающего блока; на фиг. 18 и 19 - последовательности имиульсов иа выходе делителей частоты и деифратора, поясняющие работу блока авономной синхронизации. Предлагаемое устройство содержит генераторную часть 1, состоящую из блока 2 управляющих импульсов, к выходам которого подключен блок 3 пропуска серпи пмпульсов, выход последнего связан с одним из входов инвертора 4, другой вход инвертора - с источником тока 5, а выход - с датчиком 6 первичного поля в виде заземленной линии или незаземленной нетли. Приемно-измерительная часть имеет приемный датчик 7 вторичного магнитного поля с предусилителем 8 и датчик 9 электрического поля, выходы которых через переключатель 10 рода работы соединены с входами приемного устройства 11. Выход этого переключателя через последовательно соединенные усилитель 12 с регулируемым коэффициентом усиления, выпрямитель 13, детектор 14 пропуска серии импульсов и времязадающий блок 15 подключен к управляющему входу стробирующего измерителя 16. Сигнальный вход измерителя соединен с выходом переключателя (фиг. 1). Генераторная часть состоит из блока 2 управляющих импульсов, один из выходов последнего связан с входом блока 3 пропуска серии импульсов, являющимся входом последовательно соединепных пересчетных ячеек (триггеров) 17-20. Выходы этих ячеек соединены с входами логической схемы И-НЕ 21, выход которой через логическую схему НЕ 22 - с первым входом схемы И-НЕ 23, а второй вход - с другим выходом блока 2. При этом выход схемы 23 подсоединен с входом инвертора 4 (фиг. 2). Приемно-измерительная часть (фиг. 3) содержит датчик 7 вторичного магнитного поля с предусилителем 8 и датчик 9 электрического поля, выходы которых через переключатель 10 соединены с приемным устройством 11. Выход этого переключателя через последовательно соединенные усилитель 12 с регулируемыми коэффициентом усиления, выпрямитель 13, детектор 14 и времязадающий блок 15 подключен к управляющим входам стробирующего измерителя 16. Сигнальный вход измерителя соединен с выходом переключателя. Выход выпрямителя 13 через последовательно соединенные схему НЕ 24, схему И-НЕ 25, одновибратор 26, схему И-НЕ 27 и схему НЕ 28 связан с входом времязадающего блока 15 и через последовательно соединенные схему И-НЕ 29 и одновибратор 30 - с вторым входом схемы И-НЕ 27. Причем выход одновибратора 30 через носледовательпо соединенные схему НЕ 31, пересчетную декаду 32, дешифратор 33 и одновибратор 34 подключен к вторым входам схем И-НЕ 29 и 25, а выход схемы НЕ 28 - к второму входу пересчетной декады 32 (фиг. 3). Устройство работает следующим образом. Блок 2 вырабатывает последовательность однополярных прямоугольных импульсов длительностью Г,, с паузами Гп и скважностью, равной двум. Эти импульсы поступают па вход делителя частоты, состоящего из четырех ячеек 17-20, каждая из которых делит частоту следования на две части. Затем с помощью логических схем И-НЕ 21 и 23 формируется пропуск серии управляющих импульсов, поступающих с другого выхода блока 2. В данном случае длительность пропуска равна Гцр (Тн + Тп) и наступает в течение каждого восьмого периода. Серия импульсов с пропуском управляет работой тиристорного инвертора 4, питающегося от источника тока 5 и вырабатывающего в датчике 6 мощные токовые импульсы (фиг. 4). В зависимости от принятой методики исследований датчик первичного поля может быть представлен либо заземленной линией, либо незаземленной петлей, лт1бо их комбинацией (например, заземленная нолупетля). Неустановившнеся электромагнитные поля изучаются с помощью датчиков магнитного 7 или электрического 9 полей. Сигнал с выхода одного или другого датчика через переключатель 10 поступает на сигнальный вход стробирующего измерителя 16 и на вход усилителя 12 с регулируемым в зависимости от уровней этого сигнала коэффицнентом усиления. Амплитуда сигнала на выходе усилителя должна быть не менее 3 В. Затем усиленный сигнал проходит на выпрямитель 13, папряжение на выходе которого имеет форму прямоугольных импульсов положительной полярности (фиг. 5), если в детекторе 14 используются микросхемы положительной логики. Далее импульсы направляются по двум каналам. В первой цепи импульсы, инвертированные с помощью схемы НЕ 24 (фиг. 6), подаются на один из входов схемы И-НЕ 25, выходным напряжением которой запускается одновибратор 26. Последний срабатывает от ноложительных фронтов и имеет так называемое «мертвое время, задаваемое (щ 0,9(r,,-f Гп) 1,8Гп. В течение этого времени одновибратор 26 нечувствителен к поступающим на его вход сигналам обеих полярностей. Во второй цепи неинвертированные импульсы проходят через аналогичные первому каналу схему И-НЕ 29 и одновибратор 30, имеющий такую же длительность регенерации. Формы напряжений на выходах одновибраторов 26 и 30 показаны на фиг. 7 и фиг. 8. С выходов одновибраторов неинвертированные импульсы поступают на два входа схемы И-НЕ 27, напряжение на выходе которой показано на фиг. 9. Срез получаемого импульса точно соответствует фронту положительного импульса первичного поля, начинающего каждый 9, 17, 25

к т. д. период токовых импульсов (фиг. 4), что важно для автоматического определения знака измеряемого вторичного поля.

Получаемый сигнал после инвертирования с помощью схемы НЕ 28 по,цается на вход стандартного времязадаюи его блока 15. Поступающий сигнал осуществляет «Запрет тактовых нмнульсов, вырабатываемых задающим генератором этого блока (фиг. 17). Последовательность тактовых импульсов с пропуском посредством блока делителей частоты н дешифраторов (не показаны) нревращается в две, сдвинутые друг относительно друга на половину своего периода следования, серии коротких положительных И;мпульсов (фиг. 18 И 19). По времени эти имиульсы соответствуют заданному оператором времени стробирования, т. е. они поступают спустя определенное время после начала или конца импульса первичного поля. При измерениях измерителем 16 мгновенных значений неустановившегося электромагнитного ноля возможны два режима: во время пропускания токовых импульсов и в паузах между ними (на фиг. 4 ноказан второй режим). Указанные серии импульсов поступают на управляющие входы стробирующего измерителя для обработки измеряемых сигналов с последующим накоплением с помощью стандартного дифференциального наконителя (не показан). На фиг. 4 дана операция стробнрования в паузах после положительного и отрицательного токовых импульсов 9 периода.

Ключи дифференциального накопителя стробирующего измерителя 16 работают так, что строб-импульсы сигнала, соответствующие имнульсам тока положительной полярности, поступают на один вход вычитающего устройства (не показан), а стробимпульсы, соответствуюш;ие импульсам тока отрицательной полярности, поступают на другой вход такого устройства. Поскольку при двухноляриом возбуждении ствоб-импзльсы в соседних наузах имеют противоположные знаки, то на выходе дифференциального накопителя образуется постоянное напряжение, соответствующее удвоенной амнлитуде неустановившегося сигнала на заданном времени регистрации.

Режим работы генераторной части задан так, что после пропуска первым следует токовый импульс определеиной полярности, например положительный (фиг. 4, 9, 17, 25 и т. д. периоды), а выходным импульсом детектора 14 осуществляется «Сброс, т. е. перевод триггеров времязадающего блока 15 в одно и то же исходное состояние, например «1.

Таким образом, через каждые 8 нериодов следования в устройстве происходит подстройка фазы по моменту окончания пропуска, выявляемому детектором нропуска. Поскольку начальные фазы серий импульсов, управляющих стробированием, оказываются жестко привязанными к окончанию пропуска, или к токово.му импульсу определенной полярности, то устройство надежно фиксирует знак измеряемых вторичных полей.

Формируемые одиовибраторами 26 и 30 импульсы имеют малую скважность для уменьшения вероятности ложиых срабатываний устройства от помех, амплитуда последних превышает пороговое напряжение срабатывания. Однако в течение иропуска входы указанных одновибраторов сравнительно долгое время остаются незащищенны.ми от действия помех. Для исключения этого их входы отключаются автоматически от остальной схемы на время пропуска запрещающим сигналом, формируемым с помощью схемы НЕ 31, нересчетной декады 32, дешнфратора 33 и одновибратора 34.

Напряжение с выхода одиовибратора 30

инвертируется с номощью схемы НЕ 31 и

подается на вход нересчетной декады 32, а

затем па дешифратор 33, задачей которых

является выделение импульса, предшествующего пропуску (фиг. 10-15). Причем импульсом с выхода детектора 14 все триггеры пересчетной декады 32 переводятся в состояние «1. Положительный нерепад напряжения, выделенного в результате дешифрирования нмпульса (фиг. 15), занускает одновибратор 34, вырабатывающий импульс с заданной длительностью 1, 0,9(6Г„-Гм, ). Этот импульс (фиг. 16)

подаётся на вторые входы схем И-НЕ 25 и 29. Во время его действия входы одновибратора оказываются автоматически отключенными от воздействия по цепи запуска. Работоспособность предлагаемого устройства пе изменяется, если вместо разнополярного режима возбуждения используют однополярный или вместо датчика электрического поля на входе измерителя подключают датчик магнитного поля. Это устройство позволяет расщирить круг решаемых с одной аппаратурой задач, а также повысить точность и надежность измерений электромагнитных параметров за счет учета знака измеряемых полей.

Одновременно повышается производительность работ, так как возможность провести измерение на точке наблюдения сразу тремя методами а одним и тем же комплектом аппаратуры позволяет ускорить измерения за счет отказа от трехкратного прохождения профиля с перемещением датчиков измеряемого поля от точки к точке профиля, что наблюдается при исследовании с тремя разными комплектами аппаратуры.

Формула изобретения

1. Устройство для геоэлектроразведки, содержащее генераторную часть, имеющую блок управляющих импульсов и инвертор.

9

включенный между источником тока и датчиком иоля, приемно-измерительную часть, состоящую из приемного датчика, соединенного с приемным устройством, содержащим переключатель рода работы, связанный с входом стробирующего измерителя и усилителем, подключенным к выпрямителю, а также времязадающего блока, соединенного с вторым входом стробирующего измерителя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, в генераторной части между блоком управляющих импульсов и инвертором включен блок пропуска серии импульсов, а в приемном устройстве между выходом выпрямителя и входом времязадающего блока расположен детектор пропуска серии импульсов.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок пропуска серии импульсов содержит четыре последовательно соединенных триггера, выходы которых нагружены четырехвходовой схемой И-НЕ, выход последней через схему НЕ связан с одним из входов двухБходовой схемы И-НЕ, другой вход которой вместе с входом первого триггера является входами, а выход - выходом блока пропусков серии импульсов.

3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что детектор пропуска серии импуль10

сов содержит две параллельно включенные цепи, первая из которых включает последовательно соединенные схему НЕ, двухвходовую схему И-НЕ и одновнбратор, а вторая имеет последовательно включенные двухвходовую схему И-НЕ и одновибратор, оба одновибратора нагружены двухвходовой схемой И-НЕ, связанной со схемой НЕ, выход которой служит выходом

детектора пропуска серии импульсов, выход одновибратора второй цепи подключен к третьей цепи, состоящей из схемы НЕ, пересчетной декады, дешифратора и одновибратора, подсоединенного выходом к второму входу двухвходовой схемы И-НЕ первой цепи и второму входу двухвходовой схемы И-НЕ второй цепи, причем управляющий вход пересчетной декады соединен с выходом детектора пропуска серии

импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Казик М. Л. Основы телевидения. - М.: Высшая школа, 1973, с. 60-61, 91-92.

2. Авторское свидетельство СССР № 356614, кл. G 0)V 3/00, 1973.

3.Авторское свидетельство СССР № 303610, кл. G 01V 3/02, 1972.

4.Техническое описание аппаратуры «Хантек МК-ИЬ, Канада (прототип).

7 - в9

&

//

V Wп ЛЛJV AflяшlJШШlллJ ллл -Jl л}лJlJlлштялпаллшггии Мишлллллллг

tM,I I

ъя-1ииии1гиииииии- n njuuuuuiJUL

&LILnJLJUlJJULfLnJl| ljJJ

JTYinnnnnnnnnnnLJinnnnn