Устройство для моделирования задач электромагнитной индукции Советский патент 1982 года по МПК G06G7/48 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЗАДАЧ ЭЛЕКТРОМАШИТНОЙ ИНДУКЦИЙ Изобретение относится к области электромагнитного моделирования естественных электромагнитнь1х йолей и может быть использовано в геофизике при изучении и задач глубинного строения Земли. Известны моделирующие устройства, содержащие ванну с электролитом и моделями геоэлектрических структур, генератор соединенный с возбуждающей антенной, измерительный зонд, гетеродин и приемнорегистрирующий комплекс 11 . Однако эти устройства сложны в работе, так как частота гетеродина задается отдельным генератором, настраиваемым на необходимую частоту вручную, или формйруется с помощью электромеханической автоподстройки. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для моделирования задач электромагнитной индукции, содержащее возбуждающую антенну, два усилителя, два фильтра нижних частот, два частотных преобразователя. два кварцевых генератора, а также генератор гетеродинных колебаний и приемнорегистрирующий блок. Это устройство является устройством комбинационного формирования частоты генератора, позволяю- щее получить частоты любого заданного спектра 2 . Однако известные устройства, могут работать лищь в линейно-поляризованном электромагнитном поле, тогда как естест венное электромагнитное поле или круговой, или эллиптической поляризации. Это значительно снижает точность решаемых задач. Целью изобретения 1шляется повьпиение точности моделирования. Цепь достигается тем, что в известное устройство, включающее электролитическую ванну, возбуждающую антенну, два усилителя, два частотных преобразователя, два фильтра нижних частот, два генератора переменного тока, генератор гетеродинных колебаний, измерительный зонд и блок регистрации, причем выход первого частот ного преобразователя через первый фильтр нижних частот подютючен к входу первого усилителя, выход которого соединен с возбуждающей антенной, а выход второго, генератора переменного тока подключен к информационному входу второго частотного преобразователя, выход которого соединен с входом второго фильтра нижних частот, выход которого подключен к входу второго усилителя, выход которого соединен с входом измерительного зоища, а гетеродинные входы обоих частотных преобразователей объединены и соединены с выходом генератора гетеродинных колебаний, вход блока регистрации подключен к выходу измерительного зонда, дополни тельно введены вторая возбуждающая ан тенна, ориентированная перпендикулярно к первой, третий усилитель, фазовращател третий фильтр нижних частот, третий, чет вертый и частотные ирео бразовате- ли, формирователь квадратурных колебаний два взаимно перпендикулярно ориентированных контрольных диполя, размещенные в электролитической ванне, фазовый детек тор, два амплитудных детектора и дв пороговых блока, при этом гетеродинный вход-третьего частотного преобразователя объединен с гетеродинными входами первых двух частотнъхх преобразователей и . соединен, с выходом генератор1а гетеродинных колебаний, выход первого генератора переменного тока подключён к входу формирователя квадратных копебаний, первый выход которого подключен к информационному входу первого частотного преобразоватепя, а второй выход формирователя квадратурных колебаний соединен с входом третьего частотного преобразователя, выход которого через фильтр частот подключен к входу фазовращателя, вы ход которого соединен с входсжу третьего усилителя. Выход которого подключен к второй возбуждающей антенне, причем контрольные диполи подключены к ш-Еформационнъ1м входам, соответственно, четвертого и пятого частотных преобразователей, гетеродинные входы которых объединены между .собой и с входом измерительного зонда, а выходы четвертого и пятого частотных преобразователей соединены, соответственна с первым и вторым входами фазового детектора, выход которо го подключен к управляющему входу фазовраи1ателя, и к входам соответствующих амплитудных детекторов, выходы которых через соответствующие пороговые блоки подключены к управляю.щим входам, со- 96 5,4 . ответственно, второго и третьего усили-, тепей. На фиг. 1 приведена функциональная схема устройств а J на фиг. 2 - расположение возбуждающих антенн, зонда и электролитической ванны. Усилитель 1 через фильтр нижних частот 2, преобразователь 3 соединен с генератором переменного тока4. Возбуждаюшие антенны 5 и 6 состоят из двух взаимно перпёндикулярныхрамочно-попосовых систем, подкшоченные: соответственно, к усилителям 7 и 8, входы которых подключены через фазовращатель 9, фильтр 1О нижнихчастоти, соответственно, через фильтр 11 нижних частот к выходам преобразователей 12 и 13. Гетеродинные входы преобразователей 12 и. 13 соединены через формирователь 14 квадратурНЬ1Х колебаний с генератором 15 перемен НОГО тока. Сигнапьные входы преобразо- . вате пей 3,12 и 13 подключены к выходу генератора 16 гетеродинных колебаний. Контрольно-следящий блок состоит из взаимно перпендикулярных ориентированных магнитных диполей 18 и 19, соединенных, соответственно, с сигнальными входами преобразователей 2О и 21, выходы которых подключены к фазовому детектору 22 и через амплитудные детекторы 23 -к 24 ,и пороговые блоки 25 и 26 - к регулируемым входам усилителей 7 и 8. Входы измерительного зонда 27 и гетеродинные входы преобразователей 20 и 21. соединены С выходом усилителя 1, а выход измерительного, зонда 27 - с приемнорегистрирующим блоком 17. Устройство работает следующим образом. Опорное колебание генератора 15 частотой 100 МГц с помощью формирователя, 14 квадратурных колебаний преобразуется в два колебания частотой 25 МГц, сдвинутые по фазе на 90°. Эти колебания в частотных преобразователях 12 и 13 с помощью перестраиваемого генератора 16 с рабочей частотой 25,1 - 35,1 МГц преобразуются в частоты 0,1 -10 МГц, которые затем, очищаются фильтрами 10 и 11 от ненужных частот. Колебания в дальнейщем усиливаются по мощности усилителями 7 и 8, на входы которых подключены возбуждающие нтенны 5 и 6. Поскольку сдвиг фаз между отдельными колебаниями равен 90° и сами антенны сдвинуты в пространстве также на 90, то. внутри антенн вектор электромагнитного поля будет вращаться с такой же час тотой. Как известно, антенная система до 596 вольно большая (4 4 2 м) и охватывает всю ванну с электролитом и моделяДля контроля вращающегося вектора электромагнитного поля внутри возбуждающей. антенны в области ванны размеще ны два взаимно перпендикулярно ориентированных магнитных диполя 18 и 19 достаточно малых размеров (Ю 10 5 м Сигналы от контрольных диполей 18 и 19 преобразуются в преобразователях 20 и 2 в постоянную промежуточную частоту Ю кГц, с преобразователей поступают на фазовый детектор 22 и амплитудные детек торы 23 и 24. Выпрямленное напряжение промежуточной частоты через пороговые блоки 25 и 26 поступает на регулирующи входы усилителей 7 и 8 для установления необходимого уровнясоставляющих электро магнитного поля, а соответствующее выходное нагфяжение фазового детектора 22 устанавливает заданную фазу между ними. Гетеродинное напряг ение для преобразователей 20 и 21 и измерительного зонда 27,,уНеобходимое для преобразования частоты сигнала в постоянную промежуточную частоту 1О кГц, формируется с помощью преобразователя 3, на входы которого поступают колебания от перестраиваемого генератора 16 и генератора 4 переменного тока с частотой 25,01 МГц. Выходные колебания преобразователя 3 с частотой 0,11-10,01 МГц фильтруются фильтром 2 и усиливаются усилителем 1. С последнего напряжение поступает на гетеродинные входы упомянутых преобразователей 20 и 21 и измерительного зонда 27.Предложенное устройство позволяет повысить эффективность и точность исследования глубинного строения Земли за счет ботее полной аналогии электромагнитных (попей устройства с естественным полем Земли, а также разрабатывать новые модификации электроразведки. .Формула изобретения Устройство для моделирования задач электромагнитной индукции, содержащее электролитическую ванну,, возбуждающую антенну, два усилителя, два фильтра нижних частот, два генератора переменного тока, два частотных преобразователя, генератор гетеродинных колебаний, измерительный зонд и блок регистрации, причем выход первого частотного преобразователя через первый фильтр нижних частот под5ключей к входу первого усилителя, выход которого соединен с возбуждающей антенной,, а выход второго генератора переменного тока подключен к ШIфopмaШIOннo fy входу второго частотного преобразователя, выход которого соединен с входом второго фильтра нижних частот, выход которого подключен к входу второго усилителя, выход которого соединен с входом измери - тельного зонда, а гетеродинные входы обоих частотных: преобразователе и объединены и соединены с выходом генератора гетеродинных колебаний, вход блока регистрахши подключен к выходу измерительного зонда, отличающееся тем, что, с целью повышения точности моделирования, в него дополнительно введены вторая возбуждающая антенна, ориентированная перпендикулярно к первой, третий усипигель, фазовращатель, третий (}ипьтр нижних частот, третий, четвертый и пятый час.тотные преобразователи, формирователь квадратурных колебаний, два взаимно перпендикулярных контрольных диполя, размещенных в электролитической BaHHej фазовый детектор, два амплитудных детектора и два пороговых .блока, при этом гетеродшшый вход третьего частотного преобразователя объединен с гетеродинными входами первых двух частотных преобразователей и соединен с выходом генератора гетеродинных колебаний, выход первого генератора переменного тока подключен к входу формирователя квадратурных колебаний, первый выход которого подключен к тшформационному входу первого Частот- ного преобразователя, а второй выход формирователя квадратурных колебаний соединен с входом третьего частотного преобразователя, выход которого через фильтр нижних частот подключен к входу фазовращателя, выход которого соединен с входом третьего усилителя, выход которого под ключен к второй возбуждающей .антенне, причем контрольные дтшоли подключены к информационным входам, соответственно, четвертого и пятого преобразователей, гетеродинные входы которых объединены между собой и с входом измерительного зокзда, а выходы четвертого и пятого частотных преобразователей соединены, соответственно, с первым и вторым входами фазового детектрра, выход которого подключен к управляющему «оду фазовращателя и к входам соответствующих амплитудных детекторов, выходы которых через соответствующие пороговые бпоки подкшочены к управляющим входам, соответственно, второго и третьегоусипитепей.

79688258 .

Источники информации, пршхятые во внимание при экспертизе

2. Авторское свидетельство СССР

1. М(Ч)оз И. П. н др. МодепироваяиеNj 329537, кл. jGOeC5-7/48, 1970

электродинамических процессов в неодно- 5 {прототип).

родных проводящих средах. Киев., Наукова думка , 1975, с. 14-22, 27.