Устройство для электроразведки Советский патент 1981 года по МПК G01V3/11 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ

I

Изобретение относится к апектр Я1 агинт ным кгетоаам исследований и может быть использовано при электроразведке аш)маль ных включений в непроводящих и слабо проводящих средах для обнаружения инже-. нерных коммуникаций и т.п.

Известно устройство для компенсации мешающего переменного магнитного поля, содержащее приемную и компенсацисжную ,Q катушки, расположенные на общей оси, в котором компенсационная катушка расположена между приемной катушкой и местом, в котором требуется ограничение мешающего переменного магнитного попя, а меж- ду приемной и компенсационной катушками расположены на общей оси с ними две дополнительные катушки, из которых соединена последовательно с компенсационной катушкой, а другая нагрумюна яа JQ комплексное сопротивление tl3.

Наиболее близким к предлагаемсму является металлоискатель, Содержащий геавра. тор переменного напряжения, излучатель. ,

дифференциальный приемник магнитного поля , предварительный избирательный усилитель, компенсатор переменного тока, состоящий из фааоонверсного усилителя - ограничителя, регулируемого делителя -напряжения и узкоаолосного фильтра, избира- 1 тельныйусилятвль, демодулятор, усилитель постоянного тока и регистрирующее устройство С 21.

Недостатками известных ycтpoйctв являются низкая чувствительность и невозмож ност| измерения и регистрации амплитуднр - фазсюых характеристик число . ных полей, обусловленные наличием остаточного нескмгавнсиро ванного сигнала первичного оояя.

Цель язобретения - повышение чувствятелыюстк и атсерение и регистрация амолитудво - фазовых характеристик аномальных попей.

Поставленвая цель достигается тем, что в иаЕюсгвое устройство, содержаще генератор переменного напряжения шалу твпь. дифференциальный приемник магвнтногр поля, преаварнтёльный усилитеяь, компенсатор переменного тока, избирательный усилитель, демоаулятор, усилитель постоянного гока и блок измерения и регистрации, введены три суммирующих устройства, 5 две схемы АРУ, две регулируемых источника опорного напряжения, фазометр и второй усилитель постоянного тока, а кс пенсатор переменного тока состоит из третьего регулируемого источника опорного напря- Ю жения, компаратора, фильтра с большой постоянной времени, управляемого делителя напряжения и третьей схемы АРУ, причем выход предварительного избиратель тельного усилиггеля одновременно подключен ко входу третьей схемы АРУ и одному из входов первого суммирующего устройства, второй вход которого соединен с выходом управляемого делителя напряжения, выход первого суммирующего устройства через избирательный усилитель подключен ко входам первой схемы АРУ н демодулятора, выход демодулятора одновременно соединен с одним из входов второго суммирующего устройства и одним из входов компаратора, второй вход которого подключен к выходу третьего регулируемого источника опорного напряжения, выход компаратора подсоединен ко вхоау фильтра с большой постоянной времени, выход которого подключен ко входу управления управляемого делителя напряжения, сигнальный вход которого подсое-i динен к выходу третьей схемы АРУ, выход первого регулируемого источника опор ного напряжения соединен со вторым вхо- аом второго суммирующего устройства , выход которого через первый усилитель постоянного тока подключен к одному из входов регистрирующего устройства, выхо генератора через вторую схему АРУ подключен к опорному входу фазометра сиг- нальный вход которого соединен с выходом первой .,схемы АРУ, выход фазомет ра подключен к одному из входов третьего суммирующего устройства, второй вход которого подсоединен к выходу второго регулируемого источника опорного напряжения, а выход третьего суммируюшего устройства через второй усилитель постоя ного тока подключен ко ъ ораму вкоау ре гвстрирующего устройства. Ih чертеже приведена блок - схема пр лагаемого устройства. Устройство ОЛЯ алектрораэведкв cooef - жят гаверагор 1 перемевного ващмжешн, шалучатель 2,анфференаяальвы1 првемвшк 14агв11гвого поля, предварительный ускпвгель 4, первое суммирующее усгроАсгво 5, избирательный усилитель 6, аемооуля ор 7, второе суммирующее устройство 8, первый усилитель 9 постоянного тока третью схему АРУ 1О, управляемы аелитель 11 напряжения, фильтр 12 с боль оЯ постоянной времени, компарагор 13, первый регулируемый источник 14 опор ного напряжения, первую схему АРУ 15, ТРетий регулируемый источник 16 опорного напряжения, вторую схему АРУ 17, фазометр 18, третье суммирующее устройство .19, второй усилитель 20 постоянного тока, второй регулируемый источник 21 опорного напряжения, блок 22 измерения и регистрации. Устройство работает следующим обраВыходной сигнал дифференциального приемника 3 магнитного поля, усиленный предвари тел ьныгм усилителем 4, поступает на один на входов первого суммирующего устройства 5, на другой вход которого подается выходной сигнал компенсатора переменного тмса состоящего из третьей схемы АРУ Ю, ущшвляемого делителя II напряжения,фильтра 12с большой постоянной времени, компаратора 13 и третьего регулируемого источника 16 опорного напряжения. Усиленный узкополосным избирав тельным усилителем 6 выходной сигнал первого суммирующего устройства 5 подается на вход демодулятора 7,представляющего собой знаконечувствительный преобразователь переменного напряжения в постоянное с низким уровнем минимального входного сигнала и большим динамическим диапазоном.Выходные сигналы предварительного избирательного усилителя 4 и демодулятора 7 одновременно поступают на различные входы компенсатора переменного тока: на вход третьей схемы АРУ 10 и один из входов компаратора 13 соответственно. Задача компенсатора переменного тока заключается, во - первых, в частичном ослаблении, обусловленного мешающим первич;вым магвятиым полем излучателя 2 в точках расположения окффвренциального првеыиика 3, во-втсцзык, в обеспечении стабиль. посте во времени уровня остаточного нескомпенсированного сигнала первичного по- ля, а а - третьих , в компенсации времевяого орейфа остаточного сигнала первичного поля. Испольвошвяе третьей схемы АРУ ID ясояючаег ваввсгалабгь амплитуды компенсируюшегч) аапряжениа от величины ЭДС., авосим в дифференциальный магвигопрвемник искомым аномальным обьектом, и обеспечивает автоматическое согласов ние фазы компенсирующего и измеряемого напряжений. Таким образом, данный компенсатор переменного тока имеет только амплитудную регулировку компенсирующег напряжения, что позволяет обеспечить ста бильность во времени уровня остаточного сигнала первичного магнитного поля и резко снизить флуктации выходного сигнала первого суммирующего устройства 5, так как наиболее существенное влияние на их величину оказывают флуктуации фазы компенсирующего напряжения. Величина напряжения компенсации, пос тупаюшего на второй вход первого суммирующего устройства 5, устанавливается управляемым делителем 11 напряжения, коэффициент преобразования которого опре деляется выходным сигналом фильтра 12. Установка необходимого уровня остаточного нескомпенсированного сигнала осуществляется с помощью третьего регулируемого источника 16 опорного напряжени выходной сигнал которого подается на второй вход компаратора 13. Применение фильтра 12 с большой постоянной времени вход которого подключен к выходу компаратора 13, а выход соединен с входом уп равления управляемого делителя 11 напряжения, обеспечивает компенсацию временного дрейфа остаточного сигнала первичного поля. Выходное напряжение демодулятора 7 подается на один из входов второго сум- мйруюшего устройства, второй вход которого соединен с выходом первого регулируемого источника 14, опорного напряжени Значение выходного напряжения источника 14 опорного напряжения устанавливается таким, чтобы в отсутствии в зоне поиска аномальных обьектов выходной сигнал второго суммирующего устройства, был равен нулю. Преобразованное первьем усиД1ителем 9 постоянного тока выхооное на11р жение второго суммирующего устройства 8 поступает на один из входе блока 22 измерения и регистрации. Второе сумме- рующее устройство 8 и первый регулируемый источник 14 опорного напряжемия выполняют роль компенсатора постоянного тока, обеспечивая измерение и регистрвпню амплитуды чистЪ ансж альных сигналов. Вы хоаное напряжение генератора 1 перемен- кого напряжения поступает на вхоа второй схемы АРУ 17, совмещающей фувв- пив масштабного преобразователя и стаби М 806 лизатора переменво(ч нагфяжвния, испопы зуемого в качестве опорного сигнала фа«зомегра 18. На сигнальный вход фазометре 18 через первую схему АРУ 15, анало -гичную второй , поступает напряжение с выхода избирательного усилителя 6. Пос тоянное выховное напряжение, фазометра 18, абсолютное значение и з ак которого рпрецелгпотся фазовым савигом межоу вкоцньп и сигналами , поступает на один из входов третьего суммирующего устройства 19, которое совместно со вторым регулируемым источником 21 опорного напряжения, выходное напряжение которого п(х;тупает на другой вход третьего сум мирующего устройства 19, выполняет роль компенсатора постоянного тока, обеспечивая измерение и регистрацию фазы чисто аномальных сигналов. По аналогии с каналом измерения амплитуды уровень выходного напряжения второго источника 21 опорного напряжения устанавливается таким , чтобы в присутствии в зоне поиска предлагаемого устройства для электроразведки аномальных обьектов выходной сигнал третьего суммирующего устройства 19 был равен нулю. Преобразованное вторым усилителем 20 постоянного тока выходное напряжение Третьего суммирующего устройства 19 подается на другой вход блока 22 измерения и регистрации. В известных устройствах, используемых для решения аналогичных задач, применяется компенсация мешающего первичного магнитного поля исключительно по переменному току, осуществляемая по первой гармонике сигнала генератора переменного напряжения. В связи с нелинейностью передаточных характеристик функциональных узлов и блоков устройств, наличия собственных шумов и неицеальности передаточных характеристик узкополосных фильров и избирательных усилителей достичь олной к| 1юнсации мешающего первичного поля невозможно. Применение в предлагаемом устройстве аряду с частичной компенсацией мешаюего первичного поля по переменному тоу компенсатсфов постоянного тона в каалах измерения амплитуды и фазы дает озможность осуществить полную к(М4пенацию мешающего поля , что обеспечивает начительное повышение чувствительности гстройства и измерение в регистрацию мплитудао - фазовых характеристик аноальных полей в чистом виде. Преолагаемое устройство для электрозведки может найти применение при решении задач наземной и морской геофизи ческой развеаки электромагнитными метоцами. Оно может быть также использовано аля поиска и обнаружения локаль ных или протяжных металлических обьектов (труб, кабелей и т.п.) в слабопровоая щей среце и локальных циалектрических аномальных включений в массе высоко- проводящего материала. Формула изобретения Устройство для электроразведки, содержащее генератор переменного напряжения, излучатель, дифференциальный приемник магнитного поля, предварительный усилитель, компенсатор переменного тока, избирательный усилитель, демодулятор , усилитель постоянного тока и блок измерения и регистрации, отличающееся тем, что , с целью повышения чув твительности и измерения и регистрации амплитудно - фаховых характеристик чисто аномальных молей, оно дополнительно со- держит три суммирующих устройства, две схемы АРУ, два регузпфуемые встх чвиха опорного напряжения, фазометр и второй усилитель постоянного тока, а кю4пенса- тор переменного тока состоит из третьего регулируемого источника опорного напряжения, компараторе, фильтра с большой постоянной времени, управляемого делителя напряжения и третьей схемы АРУ, причем выход предварительного избирател ного усилителя одновременно подключен ко входу третьей схемы АРУ и одному из входов первого суммирующего устройства, второй вход которого соединен с выходом делителя напряжения, выход первого суммирующего устройства через избиратель1П|1й усилитель одновременно пооключен ко вхоаам первой схемы АРУ и демодулятора, выход демодулятора одновременно соединен с одним из входов компаратора, второй вход которого пошипочен к выходу третьего регулируемого источника опорного напряжения, выход компаратора подключен ко входу фильтра с большой постоянной времени, Ш1ХОД которого подключен ко входу управления управляемого делителя напряжения, сигнальный вход которого подсоединен к выходу третьей схемы АРУ, выход регулируемого источника опор-, ного напр$1ження соединен со вторым входом гуммирующего устройсг-. ва, выход которого через первый усилитель постоянного тока подключен к одному из входов регистрирующего устройстве, выход генератора вторую CKetxy АРУ подключен к опорному входу аоялвтра, сигнальный вход которого соединен с выходом первой схемы АРУ, выход фазометра подключен к оьному из входов третьего суммирующего устройства, вторЫ вход которого подсоединен к выходу второго регулируемого источника опорного напряжения, а выход третьего суммирующего- устройства через второй усилитель постоянного гока подключен ко второму входу регистрит пощего устройства. Источники информавяи, принятые во внимание прв акспертвае 1. Авторское свидетельство СССР 483в36, ил GplV 3/00,1975: . 2.Авторское свидетельство СССР №600496, .кл. G01V 3/10, 1978 (прототип). .

19

Iff