Электроразведочный измеритель сигналов Советский патент 1981 года по МПК G01V3/06 

Изобретение относится к разведке с использованием переменного тока и предназначено для поиска поляри- . Зующихся объектов методом вызванной поляризации на переменном токе с помощью трех частот.

Известны трехчастотные электроразведочные измерители сигиалов, в которых для разделения поляризационных и индукционных эффектов из- 10 мерения можно производить одновременно на трех частотах, содержащие три избирательных усилителя, три формирователя, умножитель частоты, делитель частоты, триггеры и блок инди- 15 кации. Это устройство предназначено для работы со спегшальным трехчастотным генератором. Избирательные усилители устройства настроены на частоты Wi , uij , uj , причем отношения 20

г

Wji

щ- п - целые числа. В устройстве осуществляется приведение частот к частоте uj(j, что позволяет

для каждого полупериода сформировать не один, а В временных интервалов, за, счет осреднения которых можно повысить точность

Недостатком этого устройства является применение делителя частоты, наличие которого не позволяет измерять все моменты перехода через ноль частоты w, что приводит к потере точности. Кроме того, умножитель частота включен между избирательнь1 1 усилителем и формирователем. Из-за такого включения умножитель выполняется в виде аналогового устройства, содержащего избирательные усилители, что приводит, к дополнительным погрешностям и значительному услож.нению конструкции.

Известен также электроразведочHbrii измеритель сигналов, содержащий три избирательных усилителя, три формирователя, два триггера, генератор тактовых импульсов, два ключа, блок вычислений и индикации. Устройство

работает совместно с генераторноП установкой, вырабатывающей ток, форма которого близка к прямоугольной. Избирательные усилители трехчастотного измерительного устройства для герэлектроразведки выделяют из сигнала первую, третью и пятую гармоники 23 .

Недостатком данного устройства является тс, что.в течение одного полупериода первой гармоники формируется всего два временных интервала, один из которых соответствует -времени между моментами перехода через ноль напряжений с выходов избирательных усилителей первой и третьей гармоник, а второй интервал пятой и третьей. Наличие побочных проникающих гармоник в выходных сигналах избирательных у далителей приводит к систематической погрешности, так как временной интервал формируется не в момент перехода через ноль соответствующей гармо1шки, а в момент перехода через Ноль суммы напряжений этой гармоники и проникаюво их сигналов, В выходных сигналах избирательных усилителей содержатся также сигналы, обусловленшле шумами входного устройства и помехаьда. Наличие этих сигналов приводит к появлению случайной погрешности, прояв- лянлцейся в виде разбросов. Особенно .подвержены влиянию шумов и помех третья и пятая rapMoimioi, амплитуды которых во входном сигнале значительно меньше первой.

Цель изобретения - повышение точности и производительности измерений Поставленная цель достигается тем что в электроразведочном измерителе сигналов для геоэлектроразвёдки, содержащем три избирательгалх усилителя, выходы которых соединены с формирователями импульсов, умножитель частоты, блок цифрового преобразования, включаюпщй два триггера, першле вход которых подключены к выходам соответственно второго и третьего формирователей импульсов, а выходы - каждый соответственно к свое. ну ключу, выходы которых соединены с двумя входами блока вычислений, нагруженного блоком индикации, при этом ко вторым входам ключей подсоеданен генератор тактоталх импульсов, умножитель частоты включен между выходом формирователя импульсов и вторым входом первого триггера, а

параллельно ему включен второй умножитель частоты, выход которого также подключен ко второму входу второго триггера.

Па фиг.1 приведена схема электроразведочного измерителя; на (}мг.2временные диаграм№1(ч ,5,8,1,,э,е,ж,з и,к,л,м, поясняющие его работу. Устройство содержит избирательные усилители 1,2 и 3, входы которых соединены со входом датчиков (не показаны), а выходы соединены с входами формирователей импульсов 4,5 и 6, причем, выход первого формирователя импульсов соединен с входами блока цифрового преобразования 7, содержащего первый 8 и второй 9 умножители частоты, первый триггер 10, второй триггер 1, генератор тактовых импульсов 12, первый 13 и второй 14 ключи, информационнее входы которых соединены с генератором тактовых импульсов, а выходы ключей 13 и 14 соединены с вxoдa вI блока вычислений 15, выход которого соединен с входом блока индикации 16.

Схема (см,фиг.I) работает следующим образом.

Электрическое поле в земле возбуждается переменным током, вырабатываемым генераторной установкой (не показана). Для измерения по методу вызванной поляризащга на переменном токе обычно Используются генераторные установки, вырабатывающие ток,

форма которого близка к прямоуголь- ной. Такие генераторные установки значительно проще и дешевле многочастотных, д

,2 букваьж а , 5 ,t показаны сигналы на ш 1ходе усилителей 1,2 и 3 , буквами t,, ,в - сигналы на выходах формирователей 4,5 и 6,

буквами , и , 3 - импульсы на выходах умножителей частоты, буквы

и, к иллюстрируют форму сигналов на выходах триггеров, а буквы и М- на алходах ключей.

Избирательные, усилители 1,2 и 3, В14деляют из входного сигнала

первую (.9), третью (5) и пятую(6 гармоники, С помощью формирователей 4,5 и б формируются импульсы, соответствукщие моментам перехода синусоид через ноль(и , Э ,в) . Импульсы

сфоркироваиные формирователем 4

первой гармоники, поступают на входы умножителей частоты 8 и.9. Умножители частоты могут быть выполнены.

например на цифровых схемах задержкн. Умножитель частоты 8 на каждьп1 поступающий на его вход импульс от формрфователя первой гармоники вырабатывает три импульса, частота следования которых равна частоте импульсов от формирователя третьей гармоники. Для того, чтобы не применять устройств, определяющих знак фазового сдвига, умножитель частоты 8 может формировать первьй импульс не сразу после поступления импульса от формирователя 4 первой гармоники, а через промежуток времени, равный 1/12 периода первой гармоники (диаграмма). Умножитель частоты 9 на калодый поступакяций на его вход импульс от формирователя 4 первой гармоники вырабатывает пять импульсов, причем первь импульс вырабатывается также не сразу после прихода импульса от формирователя 4, а через 1/20 периода первой гармоники (да1аграмма э) . Импуль(2)1, поступающие с выхода умножитея 8, устанавливают триггер 10 в единичное состояние. Импульсы, поступашцие с выхода формирователя 5, осуществляют сброс триггера. На 4eir.2 показаны импульсы, образующиеся на выходе триггера 10. Дпительность импульсов на алходе триггера 10 равна

Т - - tAt, . ,

- ш - ч-ь

где - период первой гармоники-, сдвиг фазы между первой и

третьей гармониками lw,- частота первой гармоники, приращение времени, обусловленное проникаюофсми гармониками и .- За время Т, равное периоду первой гармоники, формируется шесть импульсов t ц(до числу полупериодов третьей гармоники).

Триггер 11 управляедрся импульсаlet, поступающими с умножителя частоты 9 и формирователя 6. На фиг.2к показаны импульсы на выходе Q триггера П. Дпительность этих импульсов равна Ч)

(tSrW t

- сдвиг фазы между первой и пятой гармониками;

(.1-5) приращение времени, обусловленное проникающими гармониками и щумами.

За время Т, равное периоду первой гармоники, формируется -десять импульсов ,

Импульсы, форквсруемые триггерами 10 и П, поступают на управляющие входы ключей 13 и 14, При наличии импульсов на управляющих входах ключей 13 и 14 на входы блока вычислений 15 поступают импульсы от генератора тактовых импульсов 12 (А , и7 . Блок 15 определяет среднее за период Vjk Vsb« т.е. осуществляет оперт ии вида

6 - . 40

(4-5)i

SH-J)i .

1-% 3

в блоке вычислешй} 15 находится параметр Ч (сдвиг фазы напряженности поля ВП относительно тока), который для трехчастотн 1х измерений может быть вычислен, например, так:

V iF4i-b)

. |где кит -масштабные коэффициенты. После вычисле1тя результат поступает в блок индикации 16.

Таким образом, в устройстве осуществляется приведение не к одной

. частоте, а к двум, точнее, первая гармоника приводится к третьей и пятой, что позволяет повысить точность и производительность устройства.Повышение точности,по сравнению

с известным ycтpoйcтвoмJобеспечивается за счет обработки всех моментов перехода через ноль пятой гармоники. При пахспедении среднего за период «-5)tP оказыв&ется f что величина

} становится значительно меньще, 4eMAt 5ji. Чacть4kl;., обусловленная взаимным проникновением гармоник, становится близкой к нулю при суммировании за период, а частьAt

обусловленная шумакш, уменьшается вW , где ft - число отсчетов, т.е. при иахождешш среднего за период, ошибка, обусловленная шумами, уменьшается примерно в 3 раза. Повьшение

гф(Я13водительяости обеспечивается за счет того, что при измерениях можно уменьшить величину осреднения а также за счет того, что за счет

уменывения влияния от взаимного проникновения гармоник можно снизить добротность избирательных усилителей.

Формула изобретения Электроразведочный измеритель сигналов, содержащий три избирательных усилителя, выходы которых соединены с формирователями импульсов, умножитель частоты, блок цифрового преобразования, включающий два триггера, первые входы которых подключены к выходам соответственно второго и третьего формирователей импульсов, а выходы - каждый соответственно к своему ключу, выходы которых соединены с двумя входами блока вычислений, к выходу которого подключе блок индикации, при этом ко вторым входам ключей подключен генератор .тактовых импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и точности измерений, умножитель частоты включен между выходом формирователя импульсов и вторым входом одного триггера, а параллельно ему включен второй умножитель частоты, выход которого также подключен ко второму входу второго триггера.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 327428, кл. G OIV З/Ю,- 1970.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2607610/18-25,

кл. О 01 V 3/10, 1978 (прототип).

фиг.1