Устройство для геоэлектроразведки Советский патент 1981 года по МПК G01V3/08 

Изобретение относится к техническо физике и может быть применено в геоэлектроразведке нри проведении двухчастотных амплитудно-фазовых измерений вызванной поляризацией (ВП). По основному авт. св. № 693313 известно устройство для геоэлектрораз ведки, содержащее токовую цепь состо ящую из последовательно соединенных задающего генератора, вспомогательного и основного делителей частоты, пер вого вспомогательного триггера, блока управления инвертором, инвертора, задающего датчика поля, а также дополнительного формирователя сигналов управления инвертором, управляющие входы которого соединены соответственно с управляющими выходами вспомогательного и основного делителей час тоты и первого вспомогательного триггера, а выходы соединены с блоком управления инвертором, первичного источника питания, подключенного к инвертору, и измерительную цепь, состоящую из последовательно соединенных приемного датчика поля, блока усиления и фильтрации сигналов, фазометра (преимущественно измерителя временных интервалов), а также измерителя амплитуды сигналов, подключенного к блоку усиления и фильтрации сигналов, и последовательно соединенных формирователя двухчастотного калибровочного сигнала, формирователя сигналов управления выходным блоком калибратора, выходного блока калибратора и переключателя, выход которого соединен с блоком усиления и фил ьтрации сигналов l . Однако известное устройство не обеспечивает высокой производительности измерений вследствие того, что при переходе от рабочего к градуировочному циклам измерений от- блока усиления и фильтрации сигналов /отключается приемньш датчик сигналов, а подключается выход калибровочного источ-; ника, в блоке усиления и фильтрации сигналов возникает длительный переходный нроцесс. Проведение цикла градуировочньпс измерений, предусматривающего подачу на вход измерительного устройства гр дуировочного сигнала с точно известной амплитудой и фазовыми сдвигами проводится 40-50 раз в день вслед за рабочим циклом для учета величины фа зового сдвига, вносимого избиратель.ными усилителями и изменяющегося при изменении температуры, напряжений ис точников питания и т.д., что особенно существенно при выполнении измерений в полевых условиях. Если рабочая частота 0,1 Гц, а добротность избирательных усилителей равна 1-0, то при переходе от рабочего к калибровочному циклу измерений переходны процесс длится До 2 мин, а в целом за рабочий день потери времени дости гают 1,5 2 ч. Цель изобретения - увеличение про изводительности измерений путем сокр щения времени переходного лроцесса п переходе от рабочего к градуировочно циклам измерений. Для достилсения этой цели в извест ное устройство для геоэлектроразведки, содержащее токовую цепь, состоящую из последовательно соединедшых з дающего генератора, вспомогательного и bcHOBHo1-o делителей частоты, перво го вспомогательного триггера, блока управления инвертором, инвертора, за дающего датчика поля, а также дополнительного формирователя сигналов управления, инвертором, управляющие входы которого соединены соответственно с управляющими выходами вспомо гательного и основного делителей частоты и первого вспомогательного триггера, а выходы соединены с блоком управлеьшя инвертором, первичного источника питания, подключенного к инвертору, и измерительную . цепь, состоящую из последовательно соединенных приемного датчика поля, блока усиления и фильтрации сигналов фазометра преимущественно измерителя временных интервалов, а также измерителя ам1иштуды сигналов, подключенного к блоку усиления и фильтрации сигналов, и последовательно соединенных формирователя двухчастот ного калибровочного сигнала, формиро вателя сигналов управления выходным блоком калибратора, выходного блока калибратора и пере1слючателя, выход которого соединен с блоком усиления И фильтрации сигналов, введены блок согласования, триггер- защелка и двухпозиционный двухконтактный управляемый ключ, причем вход блока соглагсования подключен к выходу блока усиления и фильтрации сигналов, а выходк счетному входу триггера- защелки, инверсный выход триггера- защелки соединен со входом Установка О формирователя двухчастотного калибрэвочного сигнала, один контакт двухконтактного управляемого ключа соед:янен с шиной измерительной цепи, а второй контакт - со входом Установка триггера- защелки. На чертеже изобралшна структурная схема устройства. Устройство для геоэлектроразведки содержит токовую цепь, состоящую из последовательно соединенных задающего генератора 1, вспомогательного 2 и основного 3 делителей частоты, первого вспомогательного триггера 4, (5лока 5 управления инвертором инверто:эа 6, задающего датчика 7 поля, а также дополнительного формирователя 8 си:гналов управления инвертором, управляющие входы которого соединены соответственно с управляющими выходами вспомогательного и основного делителей частоты и первого вспомогательного Т)иггера, а выходы соединены с блоком управления инвертором, первичного истрчника 9 питания, подключенного к инвертору 6, и измерительную Цепь, состоящую из последовательно соединенных приемного датчика 10 поля, 6jroка 1 усиления и фильтрации сигн 1лов, фазометра 12 (преимущественно измерителя временных интервалов), и также измерителя 13 амплитуды сигналов, подключенного к блоку 11 усиления и фильтрации сигналов, и последона- тельно соединенных формирователя 14 двухчастотного калибровочного сигнала, формирователя 15 сигналов j-nравления выходным блоком Kajfk6paTOра, выходного блока 16 калибратора и переключателя 17, выход которого соединен с блоком усиления и фильтрации сигналов, а также блок 18 согласования, триггер- защелка 19 и двухпозиционн.ьй двухконтактный управляемый ключ 20, причем вход блока 18 согласования подключен к выходу блока II усиления и фильтрации сигналов, а выход - к счетному входу триггера защелки 19, инверсный выход триг5гера- защелки 19 соединен со входом Установка О формирователя 14 двухчастотного калибровочного сигнала, один контакт двухконтактного-управляемого ключа 20 соединен с общей шиной измерительной цепи, а второй контактсо входом Установка 1 триггера- за щелки 19. Устройство работает следующим обра зом. С помощью задающего генератора вырабатываются высокочастотные колеба ния (например с частотой 50-100 кГц) Частота этих колебаний делится с помощью вспомогательного 2 и основного 3 делителей частоты. На выходе вспомогательного делителя частоты получают такую длительность импульсов, которая необходима для формирования технологической паузы в токе, вырабатываемом инвертором (например 10 мс) На выходе основного Делителя 3 частоты получают сигнал, частЬта которого в 2 раза превышает заданную рабочую частоту. С помощью дополнительного формирователя 8 сигналов управления инвертором 6 и вспомогательного триггера 4 формируют управляющий сигнал, в спектре которого содержатся две заданных рабочих частоты с необходимой амплитудой. Этот управляющий сигнал усиливается в блоке 5 управления и поступает на запуск тринисторов инвертора 6. В одну диагональ инвертора 6 включен задающий датчик поля (питающая линия АВ), а в другую диагональ - первичный источник 9 литания (генератор постоянного тока, батарея и т.д.). Инвертор 6 вырабатывает в датчике 7 поля переменный ток, в спектре которого содержатся составляющие двух заданных рабочих частот. Этот ток пропускается в землю и возбуждается в земле двухчастотное электромагнитное поле. В точках измерения сигнал из земли принимается приемным датчиком 10 поля, например, заземленньм диполем, магнитометром. Этот сигнал поступает на блок I 1 усиления и фи-льтрации сигналов. В блоке 1 производится, выделение двух сигналов различных частот, а также фильтрации этих сигналов от помех. Полученные сигналы двух частот поступают на фазометр 12, вьшолненный по схеме измерителя временных интервалов. Фазометр 12 измеряет разность времен запаздьюания сигналов двух частот в точке приема (которая. 3 как известно, определяется только поляризуемостью среды) плюс разность собственных сдвигов двух частот в блоке 11 усиления и фильтрации сигналов. Для исключения разности собственных фазовых сдвигов вслед за описанным BbiDie рабочим циклом производится градуировочный цикл измерений. Для этого в измерительной цепи с помощкю формирователя 14 вырабатывается двух частотный калибровочный сигнал, в котором разность фаз сигналов двух рабочих частот равна нулю. Этот сигнал далее формируется (усиливается ограничивается на заданном уровне с помощью формирователя 15 и поступает на выходной блок 16 калибратора, с помощью которого осуществляется регулировка амплитуды выходного калибровочного сигнала до уровня принимаемого из земли сигнала. После оконг;ания рабочего цикла переключателем 17 от входа блока 11 усилителя и фильтрации сигналов отключается приемньм датчик 10 поля иподключается выходной блок 16 калибратора. При этом показания фазометра 12 соответствуют разности собственных фазовых сдвигов сигналов в блоке 11 фильтрации усиления. Разность первого и второго отсчетов фазометра 12 равна искомому параметру поляризуемости среды. Однако при переходе от рабочего к градуировочному циклу возникает длительный переходньй процесс в блоке 11 усиления и фильтрации сигналов. Это обусловлено тем, что во всех изгг вестных способах и устройствах для амплитудно-фазовых измерений градуировочный сигнал имеет произвольный фазовый сдвиг относительно измеряемого сигнала. Как показали исследования при переходе от рабочего к градуировочному циклам измерений возникает переходный процесс, длительность которого определяется фазовым сдвигом между рабочим и градуировоч- ным сигналом: если фазовый сдвиг равен 1.80 , то переходный процесс меет .максимальную длительность, а если фазовый сдвиг близок к нулю, о длительность переходного процеса минимальна. В предлагаемом устройстве перед. кон-:анием рабочего цикла о ператор ключает (вручную или автоматичесиj управляемьш ключ 20, замыкая выходной контакт ключа 20 (например кнопки, соединенной со входом Установка 1 триггера- за1целки 19, на общую шину измерительной цепи. При этом на неинверсном выходе триггера 19 установится сигнал логической 1 (ЛОГ-1), а на инверсном выходе сигнал логического О (ЛОГ-0). Сигнал ЛОГ-0 с выхода триггера 19 подается на вход Установка О формирователя 14 двухчастотного калибровочного сигнапа. При этом все триг геры в формирователе 14 установятся в состояние ЛОГ-0 и будут находить ся в этом состоянии до тех пор, пока триггер не перебросится и установитс в исходное положение. Триггер 19 управляется по счетному входу сигналом вырабатываемым в блоке 18 согласования. В простейшем случае блок 18 согласования представляет собой компаратор нулевого уровня, подключенны к выходному каскаду сигнала низкой частоты блока iI усиления и фильтрации . Если такой компаратор уже имеется в фазометре, то блок 18 подключается к выходу этого компаратора, и, в случае необходимости, инвертирует сигнал, поступающий на триггер 19. Импульсом, совпадающим с моментом перехода синусоидального сигнала низкой частоты через нулевое значение и фо1 мируемым на выходе блока 18 триггер 19 устанавливается в исходно состояние: состояние ЛОГ-0 на неинверсном и лог- на инверсном выходах. При этом начинают работать триггеры в формирователе 14, и на выходе блока 16 получают двухчастотный калибровочный сигнал, который имеет очень близкий к нулю фазовый сдвиг по отношению к рабочему сигналу. Этот сигнал подается на блок 11 усиления и фильтрации дпя градуировки устройства, причем ввиду малог сдвига мелсду рабочим и градуировочным сигналом длительность переходного процесса в блоке 11 значительно сокращается (зная амплитуду принятоГО из земли сигнала по показаниям измерителя 13 амплитуды, оператор перед переходом к градуировочному циклу устанавливает такую же амплитуду калибровочного сигнала на выходе блока 16). После переброса триггер 19 сохраняет свое состояние неизменным до тех пор, пока не будет вновь замкнут ключ 20. Это объясняется тем, что на вход триггера подается сигнал ЛОГ-0 и триггер защелкивается. Можно использовать также защелку на Ф -триггерах. Технико-экономическая эффективность применения предложенного устройства заключается в сокращении времени переходного процесса при переходе от рабочего к градуировочному циклу измерений. изобретения , Устройство для геоэлектроразведки ПС авт. св. f 693313, отличающееся тем, что, с ц(глью увеличения производительности измерений путем сокращения времени переходного процесса при переходе от рабочего к градуировочному циклам измерений, в него введены блок согласования, триггер- защелка и двухпозиционный двухконтактный управляемый ключ, причем вход блока со)ласования подключен к выходу блока усиления и фильтрации сигналов, а вьгход к счетному входу триггера- защ(.лки, инверсный выход триггера- защелки соединен со входом Установка О формирователя двухчастотного калибровочного сигнала, один контакт двуз:контактного управляемого ключа со(;динен с общей щиной измерительной цепи, а второй контакт - со входом Установка 1 триггера- защелки. Источники информации, принятые во внимание при экспеггтизе 1. Авторское свидетельство СССР № 693313, кл. G 01 V 3/02, J977 (прототип) .

to

/I

тгг

/