Устройство для электроразведки Советский патент 1982 года по МПК G01V3/10 

ледовательно соединенные приемник ма нитного поля, предварительный усилитель, суммирующее устройство, к второму входу которого через регулир емые аттенюатор и фазовращатель подключен выход генератора периодических сигналов, избирательный усилител и демодулятор, а также усилитель пос тоянного тока, подсоединенный к входу блока измерений и регистрации, дополнительно введены два суммирующих устройства, два сравнивающих уст ройства, два фильтра с большой посто янной времени, два управляемых делителя напряжения, усилитель постоянно , го тока, два дифференциальных усилит г, ля постоянного тока, четыре источника опорного напряжения, масштабный преобразователь, две схемы АРУ и фазометр, причем выход генератора периодических сигналов через масштабный преобразователь подсоединен к входу первой схемы АРУ, выход которого подключен к опорному входу фазометра, сигнальный вход которого соединен с выходом второй схемы АРУ, вход которой подключен к выходу избирательного усилителя,выход демодулятора подсоединен к одном из ВХОДОВ второго суммирующего устройства, другой вход которого подсоединен к выходу первого дифференциального усилителя постфянного тока один из входов которого соединен с выходом первого источника опорного напряжения, а другой - с выходом пер вого управляемого делителя напряжения, входкоторого подключен к выход первого фильтра с большой постоянной времени, к входу которого подсоедине выход первого сравнивающего устройст ву, выход первого усилителя постоянного тока одновременно -подключен к одному из входов первого сравнивающе го устройства, второй вход которого подсоединен к выходу второго источни ка опорного напряжения, выход фазометра подсоединен к одному из входов третьего суммирующего устройства, ДРУГОЙ вход которого подключен к выходу второго дифференциального усилителя постоянного тока, а выход к входу второго усилителя постоянног токи, выход которого одновременно подсоединен к второму входу блока из мерения и регистрации и одному из входов второго сравнивающего устройства, к одному из входов второго )ференциального усилителя постоянного тока подсоединен выход третьего источника опорного напряжения, а к другому - выход второго управляемого делителя напряжения, вход управляемого, делителя напряжения подсоединен к выходу второго фильтра с большой :постоянной времени, вход которого подключен к выходу второго сравниваю щего устройства, к другому входу крторого подключен выход четвертого источника опорного напряжения. На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства. Устройство для электроразведки состоит из генератора 1 периодических сигналов, излучателя 2, приемника 3 магнитного поля, предварительного усилителя 4, первого суммирующего устройства 5, избирательного усилителя б , демодулятора 7, второго суммирующего устройства 8, первого усилителя 9 постоянного тока, регулируемого фазовращателя 10, регулируемого аттенюатора 11, первого источника 12 опорного напряжения первого дифференциального усилителя 13 постоянного тока, первого управляемого делителя 14 напряжения, первого фильтра 15 с большой постоянной времени, первого сравнивающего устройства 16, второго источника 17 опорного напряжения, масштабного преобразователя 18,первой 19 и второй 20 схем ЛРУ, фазометра 21, третьего суммирующего устройства 22, второго усилителя 23 постоянного тока, третьего источника 24 опорного напряжения, второго дифференциального усилителя 25 постоянного тока, второго управляемого делителя 26, второго фильтра 27 большой постоянной времени, четвертого источника 28 опорного напряжения, второго сравнивающего устройства 29 и блока 30 измерения и регистрации. Устройство работает следующим образом. Выходной сигнал приёмника 3 магнитного поля, усиленный предварительным усилителем 4, поступает на один из входов .первого суммирующего устройства 5, на другой вход которого через регулируемые фазовращатель 10 и аттенюатор 11 подается выходной сигнал генератора 1 переменного напряжения. Блоки 5, 10 и 11 составляют компенсатор переменного тока, задачей которого является . ослабление сигнала, обусловленного мешающим первичным магнитным полем излучателя 2 в точках расположения приемника 3. Усиленный узкополосным избирательным 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. Выходное напряжение демодулятора 7 подается на один из входов второго-суммирующего устройства 8, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя 13 постоянного тока, входящего в состав стабилизатора дрейфа нуля, который содержит, кроме того, первый источник 12 опорного .напряжения, первый управляемый делитель 14, первый фильтр 15 с бол шой постоянной времени, первое срав нивающее устройство 16 и второй источник 17 опорного напряжения. Стабилизатор дрейфа нуля (блоки 12 - 17) совместно с вторым суммиру щим устройством 8 и первым усилителем 9 постоянного тока составляют схему компенсации по постоянному то в канале измерения амплитуды предло женного устройства. Задача схемы ко пенсации по постоянному току заключ ется в полной компенсации остаточно го нескомпенсированного сигнала пер вичного поля, т.е. приведении этого сигнала к нулю при отсутствии неодн родности в зоне действия предложенного устройства, и в компенсации вр менного дрейфа остаточного (нулевог выходного сигнала первого усилителя 9 постоянного тока, поступающего на вход блока 30 измерения и регистрации. Выходное напряжение первого усилителя 9 постоянного тока подается на один из входов первого сравниваю щего устройства 16, на другой вход которого поступает выходное напряже ние второго источника 17 опорного напряжения. При отсутствии неоднородности в зоне действия устройства на выходе второго суммирующего устройства 8 напряжение близко или равно нулю. При этом его значение определяется выходным напряжением третьего источника 17 опорного напря жения . Выходное напряжение первого сравнивающего устройства 16 через первый фильтр 15 с большой постоянно времени поступает на первый управляе мый делитель 14 напряжения, напряжение с выхода которого поступает jHa один из входов второго усилителя 113 постоянного тока, на второй вход оторого подается напряжение с перво го источника 12 опорного напряжения Необходимый динамический диапазон стабилизатора дрейфа нуля обеспечивается узлом, состоящим из первого управляемого делителя 14 напряжения, первого источника 12 опорного напряжения и второго усилителя 13 постоянного тока. Применение фильтра 15 с большой постоянной времени обеспечивает компенсацию временного дрейфа остаточного (нулевого) сигнала, не влияя на форму и абсолютные значения полезного сигнала, обусловленного аномальным полем. I Схема компенсации по постоянному iTOKy работает следующим образом. При отсутствии неоднородности в зоне действия устройства напряжение на выходе первого усилителя 9 постоянного тока должно быть близкое или ipaBHoe нулю.С помощью компенсатора переменного тока (.блоки 5, 10 и 11) На выходе демодулятора 7 устанавливается остаточное постоянное напряжение, поступающее на первый вход второго суммирующего устройства 8. В начальный момент выходное напряжение первого усилителя 9 постоянного тока не равно нулю. Это приводит к тому, что на выходе первого сравнивающего устройства 16 появляется напряжение, которое через первый фильтр ,15 с большой постоянной времени поступает на первый управляемый делитель 14 напряжения, изменяя его коэффициент преобразования и, соответственно, выходное напряжение второго усилителя 13 постоянного тока, поступающее на второй вход второго суммирующего устройства 8. Этот процесс продолжается до тех пор, пока выходное напряжение первого усилителя 9 постоянного тока не сравняется с выходным напряжением второго источника 17 опорного напряжения. Постоянная времени первого фильтра 16 выбирается исходя из скорости нарастания и спада полезного сигнала,обусловленного аномальным полем неоднородности, и скоростью дрейфа нуля, обусловленного изменением во времени электрических параметров блоков и узлов устройства. Поэтому при появлении неоднородности в зоне действия устройства полезный сигнал регистрируется блоком 30 измерения и регистрации, , а долговременный дрейф нуля на выходе первого усилителя 9 постоянного тока стабилизируется с помощью стабилизатора дрейфа нуля, т.е. устраняется необходимость в частых калибровках и установках нуля устройства. Одновременно выходное напряжение генератора 1 периодических сиг налов через масштабный преобразователь 18 подается на вход первой схелы АРУ 19, представляющей собой широкодиапазонный компенсационный стабилизатор переменного напряжения. Постоянное по с мплитуде выходное напряжение первой схемы АРУ 19 поступает на опорный вход фазометра 21, на сигнальный вход которого через вторую схему АРУ 20 подается напряжению с выхода избирательного усилителя 6. В предложенном устройстве осуществляется частичная компенсация мешающего первичного поля по переменному току до уровней, находящихся в динамическом диапазоне входных напряжений второй схемы АРУ 20. Постоянное выходное напряжение фазометра 21, абсолютное значение и знак которого определяется фазовым сдвигом между входными напряжениями, поступает на один из входов третьего суммирующего устройства 22, на другой вход которого подается выходное напряжение четвертого усилителя 25 постоянного тока, входящего в состав стабилизатора дрейфа нуля канала измерения фазы, содержащего кроме того, третий 24 и четвертый 28 источники опорного напряжения,второй .управляемый делитель 26 напряжения, второй фильтр 27 с большой постоянной времени и второе сравнивающее устройство 29. Стабилизатор дрейфа нуля (блоки 24 -29) совместно с третьим суммирующим устройством 22 и третьим усилителем 23 .постоянного тока составляет схему компенсации по постоянному току в канале измерения фазы.

Выходной сигнал третьего суммирующего устройства 22 через третий усилитель 23 постоянного тока одновременно поступает на другой вход блока 30 измерения и регистрации и один из входов второго сравнивающего устройства 29, на другой вход которого поступает выходное напряжение четвертого источника 28 опорного напряжения. Выходное напряжение второго сравнивающего устройства 29 через втрой фильтр 27 с большой постоянной времени подается на вход второгоуправляемого делителя 26 напряжения, выходное напряжение которого поступает на один из входов четвертого усилителя 25 постоянного тока, а на другой его вход подается неизменное во времени выходное напряжение третьего источника 24 опорного напряжения. . .

Назначение и работа схемы компенсации по постоянному току .канала измерения Фээы аналогичны назначению и работе схемы компенсации по постоянному току канала измерения амплитуды. .

В известных устройствах,, используемых для решения аналогичных задач, применяется компенсация мешающего первичного магнитного поля только по переменному току, а также отсутствует стабилизация дрейфа нуля по постоянному току.

В связи с нелинейностью передаточ1НЫХ характеристик .функциональных уз|лов и блоков устройства, наличия соб;ственных шумов, антенного эффекта ,и неидеальности передаточных характеристик УЗКОПОЛОСНЫХ фильтров.и избирательных усилителей достичь полной компенсации мешающего первичного поля невозможно.

Применение в настоящем техническЬм решении, наряду с глубокой компенсацией мешающего первичного магнитного поля по переменному току, схем компенсации по постоянному току . в каналах измерения амплитуды и фазы дает возможность осуществить полную компенсацию мешающего первичного полчто обеспечивает значите:г1ьное повышение чувствительности устройства. Стабилизация дрейфа нуля повьпдает уро/ вень автоматизации .процесса измерени

амплитудно-фазовых характеристик слабых аномальных полей.

Предложенное устройство для электроразведки может найти применение при решении задач наземной и морской геофизической разведки злектромагнитными методами. Оно может быть использовано также для поиска и обнаружения локальных или протяженных металлических объектов в слабопроводящей среде и локальных диэлектрических включений в массе высокопроводящего материала.

Формула изобретения

о

Устройство для электроразведки, содержащее генератор периодических, сигналов, выход которого подключен к излучателю, последовательно соединенные приемник магнитного поля, предварительный усилитель, суммирующее устройство, к второму входу которого через регулируемые аттенюатор и фазовращатель подключен выход генератора периодических сигналов, избирательный усилитель и демодулятор, а также усилитель постоянного тока, подсоединенный к входу блока измерения и регистрации, отличающееся тем, что, с целью повьииения чувствительности и уровня автоматизации измерения и регистрации амплитудно-фазовых характеристик слабых аномальных полей, дополнительно содержит два суммирующих устройства, . два сравнивающих устройства, два фильтра с большой постоянной времени, два управляемых делителя напряжения, усилитель постоянного тока, два дифференциальных усилителя постоянного тока, четыре источника опорного напряжения, масштабный преобразователь, две схемы АРУ и фазометр, причем выход генератора периодических сигналов через масштабный преобразователь подсоединен к входу первой Схемы АРУ, выход которого подключен к опорному входу фазометра, сигнальный вход которого соединен с выходом второй схемы АРУ, вход которой подключен к j выходу избирательного усилителя,выход демодулятора подсоединен к одному из входов суммирующего устройства, другой вход которого подключен к выходу первого дифференциального усилителя постоянного тока, один из входов которого соединен с выходом первого источника опорного напряжения, а другой - с выходом первого управляемого делителя напряжения, вход которого подключен к выходу первого фильтра с

большой постоянной времени, к входу которого подсоединен выход первого сравнивающего устройства, выход первого усилителя постоянного тока одновременно подсоединен к одному из входов первого сравнивающегч устройства, второй вход которого подсоединен к выходу второго нсточника опорного напряжения, выход фазометра подсоединен к одному из входов третьего суммирующего устройства, другой вход которого подключен к выходу второго дифферен-, циального усилителя постоянного тока, а выход - к входу второго усилителя постоянного тока, выход которого одновременно прдсоед№нен к вторс «у входу блока измерения и регистрации и одному из входов второго сравнивающего устройства, к одному из входоё второго дифференциального -усиJштeля постоянного тока подсоединен выход третьего источника опорного

напряжения, а к другому - выход второго управляемого делителя напряже- i ния, вход управляемого делителя на пряжения подсоединен к выходу втор&го фильтра с большой постоянной времени, вход которогоподсоединен к выходу втенвдго сравнивающего, устройства, к ДРУГОМ входу которого подключен выход четвертого источника опорного напряжения, Источники инфо1яи1ации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 483636, кл. G 01 V 3/00, 1973.

2.Авторское свидетельство СССР 600496, кл. G 01 V 3/10, 1976

(прототип).