Измерительное устройство для геоэлектроразведки Советский патент 1981 года по МПК G01V3/06 

(54) ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ

t

Измерительное устройство для геоэлектроразведки предназначено для поиска поляризующихся объектов методом вызванной поляризации на переменном токе низкой частоты.

Известно устройство для амплитудных и фазовых измерений, содержащее высокочастотный генератор,блок кодирования, блок накопления результата, регистры предыдущего и последующего слоев, блок сравнения,регистры задаваемой ошибки и задаваемого числа совпадений. Это устройство позволяет исключить неповторяющиеся отсчеты 1.

Недостатком устройства является низкая помехоустойчивость при работе с избирательными усилителями из-за длительных переходных процессов в избирательных усилителях.Кроме того, это устройство выполнено так, что если на его вход поступают правильные отсчеты не подряд, а, например, через один, то все отсчеты не пропускаются, и наоборот,два одинаковых следующих один за другим неправильных отсчета пропускаются.

Известны также измерительные устройства для геозлектроразведки.

содержащие входное устройство,иэ.бирательные усилители, формирователи, фазометрическое устройство и устройство индикации. Эти устройства позволяют производить фазовые и амплитудные измерения на переменном токе

Недостатком данных устройств является низкая помехоустойчивость

10 при воздействии нестационарных помех.

Наиболее близким к предлагаемому является измерительная установка, содержащая входное устройство, изг бирательные усилители, фазометричесtsкое устройство, блок индикации и осредняющий счетчик. Измерительная установка станции ИНФКЗ-ВП имеет повьииенную помехоустойчивость при воздействии стационарных помех, так

20 как в этом устройстве определение фазового сдвига производится не за один, а за несколько периодов изме ряемого сигнала, причем чило периодов осреднения устанавливается опе25 раторомСз.

Недостатком данного измерительного устройства является низкая помехоустойчивость при воздействии нестационарных помех. После воздействия нестационарной помехи в избирательных усилителях начинаются переходные процессы, длительность которых определяете, добротностью H36HpaTo. усилителей и параметрами помехи. Do время переходных процессов в блок индикации измерительного устройства поступает неверная информация, которая проявляется в виде разбросов между отдельными отсчетами. Уменьшение длительности переходных процессов путем снижения добротности избирательных усилителей приводит к уменьшению точности измерений из-за проникновения в выделяемьзй сигнад мешающих частот.

Цель изобретения - повышение помехоустойчивости.

Поставленная цель достигается тем что в известное устройство, состоящее из входного блока, избирательных усилителей; выходы которых подключены ко входа.м форг4ирователей, выходы которых соединены с входами фазометрического устройства, выход которого подключен к входу блока индикации, вводится блок нелинейной фильтрации, вход которого подключен к В1ЛХОДУ входного блока, а выход блока нелинейной фильтрации соединен со входами избирательн- илителей.

Блок нелинейной фильтрации систокт из блока квантования, блока разности, четырех групп,ключей, блока памяти,, дешифратора, счетчика, генератора тактовых импульсов, схемы сраанекия, блока осреднения и блока согласования, причем информационный вход блока квантования является входом блока нелиг-гейной фильтрации и соединен с выходом входного блока, а выход блока квантования подключен информационным входам ключей второй группы и к первому входу блока разности, выкод которого соединен с первым входом схемы сравнения и информационншш входами ключей третьей группы,, выходы которых подключены к соответствую я,им входам блока осреднения, выходы которого соединены с информационными входами ключей четвертой группы, выходы последних объединены и подключены ко второму входу схемы сравнения, выход которой соединен С одним из входов дешифратора, остальные входы дешифратора соединены с вькодами счетчика,вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов и управляющему входу блока квантования, а выходы дешифратора соединены с управляющими входами ключей первой,второй, третьей и четвертой групп, причем выходы ключей второй группы подключены к входам блока памяти, выходы которого соединены с информационными входат и ключей первой группы, подключенных своими выходами ко второму входу блока разности и входУ блок согласования, выход которого является выходом блока нелинейной фильтрации и соединен со входами избирательных усилителей.

На чертеже дана блок-схема устройства.

Устройство содержит входной блок 1, выход которого соединен с входом блока 2 нелинейной фильтрации, а выход блока 2 нелинейной фильтрации соединен с входами избирательных услителей 3 и 4, выходы которых соединены со входами формирователей 5 и выходы которых соединены со входами фазометрического устройства 7, выход которого соединен с входом блока 8 индикации. Блок нелинейной фильтрации содержит блок 9 квантования, информационный вход которого является входом блока нелинейной фильтрации и соединен с выходом вхоного блока, а выход блока 9 квантования подключен к информационным входам ключей 10 второй группы и к первому входу блока 11 разности,выход которого соединен с первым входом схемы 12 сравнения и с информационными входами ключей 13 третьей группы, выходы которых подключены к соответствующим входам блока 14 осреднения. Выходы блока осреднения соединены с информационными входами ключей 15 четвертой группы, выходы которых объединены и подключены к второму входу схег/и сравнения, выход которой соединен с одним из входов дешифратора 16. Остальные входы дешифратора соединены с выходами счетчика 17, вход которого подключен к выходу генератора 18 тактовых импульсов и управляющему входу блока квантования. Группа выходов дешифратора соединена с объединенными между собой управляющими входами ключей 19 первой, 13 третьей и 15 четвертой групп,Вторая группа выходов дешифратора соединена с управляющими входами ключей второй группы, выходы которых соединены с соответствующими входами блока 20 памяти. Выходы блока 20 памяти соединены с информационными Входами ключей первой группы. Выходы ключей первой группы соединены со вторым входом блока разности и с входом блока 21 согласования, выход которого является выходом блока нелинейной фильтрации и соединен с входами избирательных усилителей.

Входной блок 1 служит для согласования входного сигнала с остальными блоками схемы и может содержат аттенюатор и предусилитель.Блок 9 квантования служит для квантования сигнала по времени. Он тактируется генератором тактовых импульсов.Блок квантования выдает среднее значение напряжения за один такт преобразования. В случае выполнения блоков 1021 на основе цифровых элементов блок 9 квантования должен содержать аналого-цифровой преобразователь. Блок 20 памяти служит для запоминания отсчетов, поступающих с бло ка 9 квантования. Блок 11 разности служит для получения модуля разност между отсчетами, поступающими с блока 9 квантования и первой группы ключей 19. Схема 12 сравнения служит для сравнения сигналов, поступающих на ее входы. При поступлении сигнала с блока 11 разности, большего по уровню на заранее заданную величину чем сигнал, поступающий с блока 14 осреднения, схема 12 сравнения должна вырабатывать запрещающий сиг нал. Блок осреднения служит для осред нения сигналов, поступающих с блока 11 разности. Блок 21 согласования служит для преобразования кода в аналоговый сигнал. В случае исполнения блоков 9-15 и 19, 20 на основе аналоговых элементов, блок 21 не нужен. Измерительное устройство для гео электроразведки работает следующим образом. Входной сигнал во входном блоке 1 нормируется по амплитуде и поступает в блок квантования, где квантуется по времени. Шаг квантования определяется требуемой точностью и задается генератором 18 тактовых импульсов. Количество дискретных отсчетов за один пеоиод измеряемого сигнала равно N -, где Т - перио измеряемого сигнала. At - шаг кван тования. Дискретные отсчеты, пропорциональные среднему за время д1 значен входного сигнала, поступают на инфо мационные входы ключей 10 второй группы и на вход блока 11 разности При поступлении каждого нового отсчета с блока 9 квантования одновременно с помощью ключей 19 первой группы, управляемых счетчиком 17 через дешифратор 16, опраыиваетс новая ячейка блока 20 памяти (количество ячеек равно N) и на второй вход блока 11 разности поступает но вый отсчет с блока 20 памяти. Если отсчеты, записанные в блоке 20 памяти, оказываются отличающимися от отсчетов, поступакнцих из блока 9 квантования (так может оказатьнапример. начале измерений) , то модуль разности на выходе блока разности может оказать ся больше, чем величина уставки, заданная в схеме 12 сравнения.Модуль разности поступает на первый вход схемы 12 сравнения и через ключи 13 третьей группы - на вход ячейки блока 14 осреднения,где вычисляется среднее значение между отсчетами, полученными за предыдущий период (в нашем примере они равны -нулю) и вновь поступившими. Выходной сигнал ячеек блока 14 осреднения через соответствующие ключи 15 четвертой группы поступает на второй вход схемы 12 сравнения. Если разница между модулем разности и сигналом на выходе блока 14 осреднения оказывается больше величины заранее заданного порога в схеме 12 сравнения, то на выходе схемы 12 сравнения появляется запрещающий сигнал, который поступает на вход дешифратора 16. При этом дешифратор 16 не вырабатывает сигналу, открывающие ключи 10 второй группы и отсчеты, записанные в ячейках блока 20 памяти, не меня ются. С каждым новым-периодом входного сигнала увеличивается выходной сигнал ячеек блока 14 осреднения. После трех-четырех периодов он становится сравнимым с модулем разности, и на выходе схемы 12 сравнения исчезает запрешающий сигнал. После этого в конце такта квантования на соответствующем данному отсчету выходе дешифратора 16 появляется отпирающий сигнал и поступивший с блока 9 квантования отсчет записывается в ячейку блока 20 памяти. Таким образом, в ячейках блока 20 памяти будут записаны дискретные отсчеты для всего периода измеряемого сигнала. Если нестационарная помеха отсутствует , то каждый отсчет последующих периодов входного сигнала близок по величине соответствующему отсчету, записанному в ячейке блока 20 памя- j ти и на выходе блока 11 разности будет сигнал, близкий к нулю. (Величина этого сигнала определяется флуктуационной помехой и шумами схем) На выходе ячеек блока 14 осреднения (эти ячейки опрашиваются одновременно с ячейками блока 20 памяти счетчиком 17 через дешифратор 16) выходной сигнал уменьшается и через 3-4 периода становится близким к величине модуля разности. Так удается в моменты отсутствия помехи в ячейке блока 20 памяти записать отсчеты, представляющие с достаточной точностью измеряемый сигнал и подготовить к приходу помехи ячейки блока 14 осреднения. В случае прихода нестационарной помехи отсчеты, поступающие с входного блока, резко отличаются от отсчетов, записанных в предыдущий период, которые поступают с блока 20 памяти. На выходе блока 11 разности появляется сигнал, величина которого равна амплитуде нестационарной помехи и схема 12 сравнения формирует запрещающий сигнал, В этом случае на выходе дешифратора 16 не образуются управляющие сигналы, служащие для отпирания ключей 10 второй группы,т.е отсчеты, содержащие помеху, поступившие с блока 9 квантования,не будут записаны в ячейки блоха 20 памя ти н в этих ячейках остаются предыцущне отсчеты. Поскольку на выходы избирательных усилителей 3 и 4 отсчеты поступают не с входного блока 1, а с блока 20 памяти, то через влок согласования на вход избирател ных усилителей нестационарная помеxii поступать не будет. Так осуществляется фильтрация нестационарной помехи и устраняются длительные переходные процессы в избирательных усилителях,обусловленные нестационарной помехой. Дальнейшая обработка сигнала производится как в известных устройствах. Выходной сигнал с выхода избирательных усилителей 3 и 4 поступает на входы формирователей 5 и 6, выходы которых соединены с входом фазометрического устройства 7 (количество избиратель ных усилителей может быть и другим, например, для трехчастотных измерений нужно применить три избирательных усилителя). С выхода фазометрического устройства 7 информация поступает на блок 8 индикации. В предлагаемом измерительном уст ройстве для геоэлектроразведки осуществляется нелинейная фильтрация входного сигнала, что позволяет уменьшись Или полностью устранить (в зависимости от параметров помехи влияние нестационарных помех. Формула изобретения 1. Измерительное устройство для геоэлектроразведки, содержащее вход вой блок, избирательные усилители, BHXojEtH котоЕжлх подключены к входам формирователей, выходы формирователей соединены с входами фазометричес KOfo устройства, выход которого подключей к входу блока индика1хии,о тличающееся тем, что, с целью повьЕиения помехоустойчивости,в Hetxj введен блок нелинейной фильтрации, включенный между входным устройсувом и избирательными усилителями. 2. Устройство по П.1, о т л ичающееся тем, что блок нелинейной фильтрации содержит блок квантования, блок разности,четыре группы ключей, блок памяти, дешифратор, счетчик, генератор тактовых импульсов, схему сравнения, блок осреднения и блок согласования, причем информационный вход блока квантования является входом блока нелинейной фильтрации и соединен с выходом входного блока, а выход блока квантования подключен к информационным входам ключей второй группы и к первому входу блока разности, выход которого соединен с первым входом схемы сравнения и с информационными входами ключей третьей группы, выходы которых подключены к соответствунвдим входам блока осреднения, выходы которого соединены с информационными входами ключей четвертой группы, выходы последних объединены и подключены ко второму входу схемы сравнения, выход которой соединен с одним из входов дешифратора, остальные входы дешифратора соединены с выходами счетчика, вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов и управляющему входу блока квантования, а выходы дешифратора соединены с управляющими входами ключей первой, второй, третьей и четвертой групп, причем выходы ключей второй группы подключены к входам блока памяти, выходы которого соединены с информационными входами ключей первой группы, подключенных своими выходами ко второму входу блока разности и входу блока согласования, выход которого является выходом блока нелинейной фильтрации и соединен со входами избирательных усилителей. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 646292, кл. G 01 V 3/06, 1978. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2703183/18-25,1978. 3.Куликов А.В. и др. Фазовые измерения в методе ВП на переменном токе. Алма-Ата, 1975, с. 55-59 (прототип).