Способ возбуждения электромагнитного поля в геоэлектроразведке и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК G01V3/08 

Изобретение относится к области геоэлектроразведки полезных ископае мых.

Известен способ возбуждения электромагнитного поля при проведении амплитудно-фазовых исследований, при

котором изменение тока в нагрузке происходит по синусоидальному закону при широтно-импульсной модуляции, при многочастотных параллельных амплтудно-фазовых исследованиях электромагнитное поле возбуждается током прямоугольной формы ас значительным числом переключений полярности за период.

При таком способе возбуждения электромагнитного поля кроме основных частот воспроизводится очень широкий и переменный спектр высших гармоник, которые приходится подавлять как на выходе возбудителя поля, так в измерительных устройствах,что приводит к дополнительным погрешностям в измерениях, к усложнению как способа, так и устройства для его pea- Ливадии. Кроме того, при широтноимпульсной модуляции коэффициент использования первичного источника тока (бензоэлектрического агрегата с генератором постоянного тока), довольно низкий, поскольку он последовательно переключается с нагрузки на балласт.

Известен способ возбуждения поля при геоэлектроразведке независимыми токами прямоугольной формы двух частот с помощью генератора, работаю щего в режиме переключения, В этом способе, с целью стабилизации структуры электромагнитного поля, поддерживают постоянным отношение между первыми гармониками возбуждающих электромагнитное поле токов путем . изменения фазы управляюш 1х генератором импульсов с помощью двухчастотного генераторного устройства, где напряжение основной частоты, генерируемое высокостабильным генератором, делится с помощью двоичного делителя частоты в необходимое число раз. Выходной сигнал верхней частоты fg делителя частоты поступает на формирующе-задерживающую схему, где происходит задержка импульсов на время , Сигналы нижней частоты fj, и верхней „ с делителей частоты поступают на схему совпадений, которая управляет блоками запуска тиристорного инвертора, выходной ток которого питает нагрузку. Изменением гвремени задержки импульсов сохраняют постоянство амплитуд первых гармоник f и f g. С этой целью в схему инвертора введен специальный

анализатор, включающий в себя два избирательных усилителя, настроенных на частоты f и fц и разностную схему, которая вырабатывает сигнал ошибки, регулирующий формирующе- задерживающую схему. Под действием этого сигнала происходит изменение времени задержки таким образом, чтобы соотношение между амплитудами первых гармоник тока верхней fd и нижней fi. частот

оп ,

за счет изменения задержки в фантастроне поддерживалось постоянным.

Основными недостатками известного- способа является то, что формирование основных частот f и f производится из серии разнополярных прямоугольных импульсов.причем для ВЫ-полнения условия равенства отношения амплитуд частот f, и fg длительность этих импульсов меняется, т.е. производится широтно-импульсная моду ляция, которая является причиной низкого коэффициента использования первичного источника тока.

Таким образом, известный способ возбуждения является сложным, характеризуется наличием погрешностей в измерениях. Устройство для осуществления этого способа является недостаточно мобильнь м, громоздким, имеет большой вес.

Цель изобретения - стабилизация параметров электромагнитного поля, и тем самым повышение надежности и точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе возбуждения электромагнитного поля в геоэлектроразведке токами двух частот с помощью генератора, работающего в режиме переключения, в котором поддерживают постоянным соотношение между первыми гармониками, возбуждающих токов, формирование тока нагрузки производят из первичного источника тока синусоидальной формы основной частоты сети с низкой частотой fц, которая ниже f в 2 или большее число раз и с частотой заполнения 2f, При этом соотношение меязду амплитудами токов первых гармоник всегда будет постоянные, длительность и вепич1-ша амплитуды полупериода f jt всегда будет кратна целому числу, и велич1ше амплитуды полупериодов ocHOBHoii. частоты сети. 5 Устройство для осуществления спо соба, содержащее согласуюощй трансформатор, к вторичной цепи которого включен семисторный коммутирующевыпрямительный блок, цепь управления которого нагружена схемой управления содержащий задающий генератор низкой частоты, выход которого подключен к триггеру, нагруженному на вход пер вой схемы совпадения, к вторым входа которой подключен через инвертор жду щий мультивибратор, инвертированные выходы первой схемы совпадения подкл чены к первым входам второй схемы совпадения, к вторым входам которой подключены инвертированные выходы ждущих мультивибраторов, входы которых через триггер соединены с выходом блока отметки перехода сигнала через нулевое положение, при этсяч инвертированные выходы второй схемы совпадения соединены со входами усилителей мо1илости, согласованными со схемой управления семисторного тирующе-выпрямительного блока через импульсные трансформаторы. Дпя реализации способа можно использовать бензоэлектрические агрегаты переменного тока (при полевой геоэлектрической разведке методом сопротивлений, либо методом вызванной поляризации), которые при одинаковой мощности с мащинами постоянного тока имеют меньший вес и надежнее коммутируются, или электростанции буровых установок при межскважинных и наземно-скважинных исследованиях. На фиг.1 изображены эпюры налряже НИИ в различных точках схемы и на нагрузке (с левой стороны графика указан номер блока, на выходе которо го замерено напряжение); фиг.2 блок-схема устройства; Согласно данному способу, соотношение между первыми гармониками, воз буждающими электромагнитное поле токов, поддерживается автоматически постоянным, поскольку формирование электромагнитных сигналов производится симисторным выпрямительно-коммутирующим устройством из токов синусоидальной формы (частоты сети f ), с частотой fu которая ниже f в 2 или большее число раз, вплоть до постоянного тока, т.е. производится формирование электрических сиг налов низкой частоты f из основной 76 частоты сети fj с частотой заполнения равной 2 fg, которая и является в данном случае верхней частотой fg (см.фиг.1). Поскольку формирование полуперирда f 1 происходит из полупериода f и всегда равно целому количеству полупериодов f (, т.е.-как и f состоит из полупериодов f, а fg 2f, а полупериод f содержит N 2fp полупериодов частоты сети f, где N - коэффициент понижения частоты сети f,j то соотнощецие амплитуд первых гармоник , всегда будет автоматически поддерживаться постоянным независимо от различных условий с одновременным снижением в токе нагрузки высших гармоник, т.е. отпадает необходимость в следящей и регулирующей системах. Это позволяет стабилизировать структуру электромагнитного поля, снизить количество высших гармоник и исключить ошибки, вносимые следящей и регулирующей системами. Способ может быть реализован генераторным устройством, изображенные на фиг.2, которое состоит из согласующего трансформатора 1, симисторного коммутирующе-выпрямительного блока (симисторы 2 и 3) и схемы управления симисторами. Последняя, в свою очередь, состоит из генератора частоты 4 частоты 2fjj,триггера 5, ждущего мультивибратора 6 и инвертора 7 первых схем совпадения 8 и 9, инверторов 10 и 11, вторых схем совпадения 12, 13 - 15, инверторов 16 19, усилителей мощности 20 и 21, импульсных трансфор 1аторов 22 и 23, блок отметки перехода гармонического сигнала через нуль 24, триггер 25, двух ждущих мультивибраторов 26 и 27 инверторов 28 и 29. Устройство работает следующим образом. Напряжение основной частоты f, (например 50 гц) поступает на вход согласующего трансформатора 1, на выходе которого через симисторы включена нагрузка И,питаемая током с частотой ц. Порядок и очередность включения симисторов осуществляет управляющая схема. С высокостабильного генератора 4 низкой частоты 2f (например, 1 Гц) сигнал поступа- ет на триггер 5 и делится в необходимое число раз (например.в 2 раза), с выходов триггера 5 сигналы подаются на первые входы первой схемы совпаде ния 8 и 9 -, на вторые входы которых подан сигнал со ждущего мультивибратора 6 через инвертор 7, Таким образом, вырабатьшается сигнал управления второй схемой совпадения 12 15и обеспечивается задержка, необходимая для предотвращения одновременного включения симисторов 2 и 3 и при смене направления тока в нагрузке (см.фиг.1). Сигналы, полученные на выходе первых схем совпадения инвертируются инверторами 10 и 11 и подаются на первые входы второй схемы совпадения, на вторые входы которой поступают импульсы, отмечающие начало каждого полупериода часто ты сети, т.е. f. (например, блоками 26 и 28 положительные полупериоды се ти, а блоками 28 и 29 - отрицательны В зависимости от того, на каком выходе инверторов 10 или 11 будет логическая единица, то вторые схемы совпадения 12, 14 или 13 и 15 получают размещение на пропуск импульсо дт мультивибраторов 26 или 27, дале импульсы инвертируются инверторами 16- 19 и поступают на усилители мощности 20 и 21, а затем через ра

- аАААА/У ААЛЛ/У А

/- I и и I М и I I и И М I и I I I i I ППППППППППППППП

.finnnnnnnnnnnnnnn

Ж|t 1 I I I I I I i I I делительнь)е импульсные трансформаторы поступают на управляющий электрод симистора .и включают его. Выключение симистора происходит автоматически при падении тока через него до нуля (при переходе напряжения питания сети, т.е. fg через нуль), Таким образом, формируется напряжение необходимой формы на нагрузке, т.е. f .. Задавая значение f, мы получаем выходное напряжение требуемой частоты из частоты сети f с частотой заполнения равной 2f.. Формирование импульсов, отмечающих начало каждого полупериода частоты сети fg осуществляется схемой 24, которая вырабатывает их при переходе гармонического сигнала частоты сети, равного через нуль, импульсы поступают на триггер 25, с выхода которого сигналы прямоугольной формы как прямой Q , так и инвертированный Ц поступают на дифференцирующую цепочку (на схеме не указан) и отрицательным сигналом запускают ждущие мультивибраторы 26 и 27, которые Формируют короткий импульс с длительностью, необходимой для запуска симисторов.

1. Способ возбуждения электромагнитного поля в геоэлектроразведке токами двух частот с помощью генератора, работающего в режиме переключения, в котором поддерживают постоянным соотношение между первыми гармониками возбуждающих токов, отличающийся тем, что, с целью стабилизации параметров электромагнитного поля, формирование тока нагрузки производят из iiepnuMHoro источника тока синусоидальной формы основной частоты сети fe с низкой частоты fц, которая ниже f.в 2 или большее числораз и частотой заполнения 2 f^.2, Устройство для возбуждения электромагнитного поля в геоэлектро- разведке по п.1, включающее согласующий трансформатор, к вторичной обмотке которого подключен симисторный коммутир^тоще-вьшрямительный блок, , ч выход которой через цепь управления соединен со схемой управления, о т- личающееся тем, что, с целью стабилизации параметров электромагнитного поля, схема управления содержит'задающий генератор низкой частоты, выход которого подключен к триггеру, нагруженному на вход первой схемы совпадения, к вторым входам ко~ торой подключен через инвертор ждущий мультивибратор, инвертированные выходы первой схемы сбвпадений подключены к первьм входам второй схемы совпадений, к вторьм входам которой подключены инвертированные выходы Щ1УЩИХ мультивибраторов, BX'OALI которых через триггер соединены с выходом блока отметки перехода сигнала через нулевое значение, при этом инвертированные выходы второй схемы совпадений соединены с входами усилителей мощности, согла- сованньми со схемой управления сими- сторного коммутирующе-выпрямительного блока через импульсные трансформаторы.а ?(Л00 Од•^ ю

/7|

11 I

L

I I

y

/

3

s

a

M