Измерительное устройство для геоэлектроразведки Советский патент 1982 года по МПК G01V3/16 

(5) ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕОЗЛЕКТРОРАЗВЕДКИ

1

Изобретение относится к геоэлектроразведке переменными электромагнитными полями, например, с помощью дифференциального приема составляющих поля.

Известно измерительное устройство для геоэлектроразведки, содержащее два измерительных канала, каждый из которых содержит приемник поля, усилитель, частотно-измерительный блок и фазный детектор, причем выходы измерительных каналов подсоединены к вычитающей схеме, нагруженной регистратором l .

Недостатком указанного устройства является то, что точность измерения сигналов, а следовательно, и чувствительность устройства зависит от стабильности фазы сигналов, а также от идентичности амплитуд, фаз и спектров помех, поступающих на датчики поля, идентичности шумов и стабильности амплитудно-фазовой

характеристики тракта усиления сигнала.

Нестабильность фаз принимаемых сигналов и неидентичность помех,

J поступающих, на датчики электромагнитного поля, особенно велики в системах морской электромагнитной разведки ввиду значительного затухания и укорочения электромагнитной волны

to в морской воде. Неидентичность вибрации датчиков поля в движущихся системах геофизической электроразведки также приводит к неидентичности помех на входе тракта усиления сигнала.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является измерительное устройство для геоэлектроразведки, содержащее два измерительных канала, каждый из.которых содержит входные усилители и регуляторы уровня сигналов, соединенные с входами блока вычитания, подключенного к регистратору C2J. 3 Недостатком этого устройства является невысокая точность измерений обусловленная неидентичностью помех в каналах и нестабильностью фазы из меряемого сигнала. Цель изобретения - повышение точности измерений и, как следствие этого, повышение чувствительности систем геофизической электроразведки к аномальным объектам. Поставленная цель достигается тем, что в известном измерительном устройстве для геоэлектроразведки, содержащем два измерительных канала каждый из которых содержит входные усилители и регуляторы уровня сигна лов, соединенные с входами блока вычитания, подключенного к регистратору, дополнительно каждый измерительный канал содержит последовательно соединенные фильтр верхней боковой полосы частот, включающ основную частоту сигнала, блок нели нейного преобразования и полосовой фильтр огибающей сигнала, включенны между выходом входного усилителя и входом регулятора уровня сигналов. На чертеже дана блок-схема устройства . На блок-схеме обозначены входные сигналы и , и входные усилители (согласователи) 1 и 2, полосовые фильтры 3 и 4 верхней боковой полосы частот; блоки 5 и 6 нелинейного преобразования сигнала (выпрямит ли, нелинейные делители и т.п.); по лосовые фильтры 7 и 8 огибающей; регуляторы 9 и 10 уровня сигнала (регулируемые делители напряжения и т.п.); блок 11 вычитания (нульорган, операционный усилитель и т.п.); регистратор 12. Работа устройства основана на следующем принципе. Известно, что период колебаний нормального электромагнитного поля в геоэлектроразведке выбирают значительно меньшим длительности огибающей сигнала от искомого объекта (геоэлектрической аномалии, трубы, газопровода и т.п.). Кроме того, спектр мультипликативных помех, л возникающих в процессе движения носителя (вибрации датчиков и излучателя, электрогидродинамические эффекты обтекания носителя и т.д.) лежит гораздо выше спектра огибающей сигнала от объекта. О4 При ограничении спектра сигнала полосовым фильтром сверху и снизу до границ верхней боковой полосы частот исключается фликкер-шум тракта усиления и ограничивается спектр низкочастотных аддитивных и высокочастотных помех. При нелинейном преобразовании периодических сигналов блоком нелинейного преобразователя их спектр содержит постоянную составляющую и высшие гармоники периода сигнала. При дальнейшем ограничении спектра сигнала полосовым фильтром огибающей до границ основных спектральных составляющих огибающей сигнала от объекта, лежащих, как правило, в инфранизкочастотной области, эффективно фильтруются: 1) постоянная составляющая и составляющая, связанная с дрейфом нелинейного преобразователя; 2) высшие гармоники сигнала; З) комбинационные частоты динамических помех и шумов тракта усиления с периодическим сигналом. После таких преобразований спектра сигналов указанными блоками дисперсия шума, связанная с описанными мешающими факторами, значительно уменьшается. Остаточная неидентичность сигналов, вызванная мешающими факторами, устраняется регуляторами уровня сигнала, служащими для выравнивания их амплитуд, и блоком вычитания. При этом влияние нестабильности фазы входных сигналов на точность вычитания исключается. Устройство работает следующим образом. Измеряемые периодические сигналы и и 2 подаются соответственно на входные согласующие каскады 1 и 2, с выхода которых они поступают на полосовые фильтры 3 и if верхней боковой полосы частот, где их спектры ограничиваются до границ верхней боковой полосы частот, включающей частоту сигналов. С выхода полосовых фильтров 3 и сигналы поступают на блоки нелинейного преобразования сигналов 5 и 6, трансформирующие их спектр, как описано выше. С выхода нелинейных элементов 5 и 6 сигналы поступают .на входы полосовых фильтров 7 и 8 где выделяется их огибающая, с выхода которых огибающие поступают на регуляторы уровня 9 и 10, где они выравниваются по величине. С выхода ре5гуляторов уровня 9 и 10 сигналы пос тупают на вход вычитающего устройст ва 11, с выхода которого разность сигналов поступает на регистратор При этом сигнал Ц поступает с выхода датчика электромагнитного по системы геоэлектроразведки, сигнал 0-21 - с выхода другого датчика электройагнитного поля или с генератора электромагнитного поля. Как показывают расчеты, в таком устройстве отношение сигнал/шум, например, при монохроматической пом хе с частотойО п возрастает в 6 (и)Сраз, где С - основной период огибающей сигнала от объекта. Во столько же раз уменьшается дисперсия помехи и увеличивается точность вычитания сигналов. Например для 21Г10,1Г 1 получим вы-игрыш приблизительно в 2, раз. Это позволяет повысить чувствительность измерений с помощью-предлагае мого устройства. Формула изобретения Измерительное устройство для геоэлектроразведки, содержащее два измерительных канала, каждый из которых содержит входные усилители и регуляторы уровня сигналов, соединенные с входами блока вычитания, подключенного к регистратору, отличающее с. я тем, что, с целью повышения точности измерений, каждый изме-. рительный канал содержит последовательно соединенные фильтр верхней боковой полосы частот, включающей основную частоту сигнала, блок нелинейного преобразования и полосовой фильтр огибающей сигнала, включенные между выходом входного усилителя и входом регулятора уровня сигналов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1 .Гончарский В.Н. и др.Техническу-.е основы аэроэлектроразведки. Киев, Наукова Думка, 19б9, с. 176-179- 2. Патент США № 3562633, кл. 324-6, опублик. 1971 (пpoтoтип)v