Многоканальное измерительное устройство для геоэлектроразведки Советский патент 1983 года по МПК G01V3/08 

(54) МНОГОКАНАЛЬНОЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТГОЙСТЮ ДЛЯ ГЮЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ 1 , - .Изобретение относится к технической физике и может быть использовано в геоэдект роразведке при электропрофилированни, площадных измерениях вызванной поляризации (ВП) и нелинейной вызванной поляризации (НВП) с измерением электрической составляющей Поля, принимаемого из землн одаовременно несколькими заземленными приемны ми линиями. Известно многоканальное измерительное ус ройство для геозлектроразведки, содержащее несколько приемных заземленных линий, несколько компенсаторов поляризации, коммутатор каналов и измеритель сигналов 1. Недостатком этого устройству является то, что в нем используются ручные коммутаторы приемных линий и компенсация поляризации электродов также осуществляется вручиук, что требует больших затрат времени на выйолненне исследований. Известно также многоканальное измфитель ное устройство для геозлектроразведки, содержащее три датчнка магнитного поля, два датчика электрического поля, пять масштабных усилителей, пять следящих аналоговоцифровых преобразователей, коммутатор каналов и измеритель сигналов, содержащий преобразователь аналог-код, сумматор, блок регистрации и блок управления 2}. Данное устройство имеет ограниченное число каналов измерения электрического поля (только два)и поэтому не позволяет получить необходимую производительность работ. Использовать в этой станции вместо датчиков магнитного поля датчики электрического поля нельзя, так как датчики электрического поля (приемные заземленные линии) в отлнчие от датчиков магшгпюгб поля raibiFнически связаны между собой через сопропвленне геозлектрического разреза, поэтому в измерительном устройстве все каналы должны быть гальванически развязаны друг от друга, а это в данном устройстве ие предусмотрено. Наиболее близким по технической c}iiQiocти к предлагаемому устройству является многоканальное измерительное устройство для геоэлеюгрораэведки, содержащее несколько

масштабных усилителей, число которых на два меньше числа входных клемм устройства, несколько дифференциальных усилителей, число которых равно числу масштабных усилителей, и измеритель сигналов, причем первая входная клемма соединена с общей шиной устройства, остальные входные клеммы, за исключением последней, соединены со входами соответствующего масштабного усилителя, выходы : масштабных усилителей, кроме дервого, соединены с первыми входами | соответствующих дифференциальных усилнтелей, кроме первого, выход первого масштабного уснлителя и выходы всех дс фференциальных усилителей соединены с входами измерителя сигналов, содержащего несколько аналогово-цифровых преобразователей, по числу каналов, блок фотооптической связи, со«дин«1Ш 1Й с запоминающим устрсйством .и блоком регистрации, причем к вторым BXO дам дафф«ре1щиальных усилителей подключенЕ комаенсаторы поляризации {3. Недоеталсом известного уетроЩят является то, что оно ие позволяет шуаппи необходимую точность и 4ёреняв яз-за-вэ Ыкшых связей между каналами. Так, в эт0м устрой mt aef«atMy«n i 4еты ш ваиически развязанных самонртояхельнмх канала, ёход каждого вз Kbiopbix соединен с двумя незавнсжмымн злектродами. Ввиду этого, ие более, чем. в одном канале одан злект pojR может быть соединен с общей оганой устройства, оеталыше зяектроды соедашеиы попарно с вхб;шам Kibicnoro канала. Так как входное сопротивление канала должно быть не менее 2-3 МОм, то даже при сопротивлении утечки / между каналами, рав-. ном 200-300 МОм, со вхо од|юго канала на вход щугого 1будат поступать до 1% сигнала. Амшштуда сигналов на входах различных каналов может изменяться в 1001000 раз, позтому утечка из канала, на вхо де которого имеется большой сигнал, в нал с малой амплитудой сигнала может составлять 10-100%, что вообще не позволяет проводить измерения. Реально Получить в по левых условиях сопротивление утечки более чем 100 МОм не удается даже при заливке юмерительных плат зпоксиднымя смолами, ввиду появления микротрещин в процессе зксплуатацни. В зтом устройстве каждый канал должен быть запитая от своего гальванически развязанного источника питания. Сопротивление утечки между исючииками питания создает точно такую же паразитную связь, как и сопротивление утечки каналами, которую также нельзя полтхпью устранить. Кроме сопротивления утечек боль шое влияние оказывает также емкостная

связь между каналами, в особенности через трансформаторы феобразователей при измерении ранних стадий ВП. Кроме того, данное устройство является сложным и громоздким из-за необходимости использовать в каждом канале гальванически развязанные автономные датчики питания.

Целью изобретения является повышение точности измервшй путем устранения погрешиостей, обусловленных взаимными связякш между каналами при одновременном упрощении устройства.

Ц«ль достигается тем, что в многоканальное измерительное устройство для геозлектроразведки, содержащее несколько масштабных усилителей, чисто которых на два мекыиб числа входньк клемм устройства, несколько дифференцшшьньк усилителей, число которых равно -числу масштабных усилителей, и изме тельаоналов, причем первая входная клемма соединена. с общей цганой устройства, остальнью входные клемыы, за исклкяением последаей, соединены с входами соответсгауняцрго масштабного усилителя, выходы масштабньп усилителей, кроме первого, соединены с первыми входами соответствующюс дифференциальных усилителей, кроме первого, выход первого масштабного уошителя и выходам всех дифференциальных усилителей соединены с входами измерителя сигналов, введен масштабный делитель сигналов, включенный между выходом горвого масштабного усилителя и первым входом первого дифференциального уошителя и соединенный с общей шиной устройства, а второй вход первого и всех последуинцих дифференциальных усилителей соедииень1 соответственно с третьей и всеми последующимн входными клеммами устройства. На чертеже изображена структурная схема предлагаемого устройства. Устройство содержит входные клеммы 1-5, масштабные усилители 6-8, дифференциальные усилители 9-11, масштабный делитель 12 сигналов и измеритель 13 сигналов, причем первая входная клемма 1 соединена с общей шиной устройства, входные клеммы 2-4 соединены с входами масштабных усилителей 6-8 и вторыми входами дифференциальных усилителей 9 и Ш, входная клемма 5 соединена с вторым входом дифференциального усилителя 11, выход масштабного усилителя 6 и выходы дифференциальных усилителей 9-11 соединены с входами измерителя 13 сигналов, выходы масштабного делителя 12 сигналов и масютабных усилителей 7 и 8 соединены соответственно с первыми входами дифференциальных усилителей 9, 10 и 11, вход делителя 12 сигналов соеди5 9йен с выходом масштабного усилителя 6, кроме того, делитель 12 сигналов соединен с общей шиной устройства. Устройство работает следующим образом. К входным клеммам 1-5 подключают при емные датчики сигналов - заземленные при емяые линии - таким образом, что каждый приемный электрод соединяют с одной из входиых клемм 1-5 устройства. Приемные электроды располагают последовательно друг с другом вдоль профиля измерений. С помощью мкогокашшьното измер1тельного устройсхва. быть следующие свшалы: напряжение EI приложенное между вхошшко клеммакш t ц 2, шпря}|(енне Б}, а япбж&гии между пхолЛнымн клеммами, 2 я 3, напряжение ЕЗ, нрижвкенное между АХОШБОШ клеммами 3 и 4, напряжение 4, пркпвжешгое между входными клеммаяш 4 н 5 и т.д. Так как ъхотяя клеымя I соединена с общей шиш устройства, клеммы 2-4 соед1Ш1даБ1 с входами масштабных усилителей 6-8 а клепай 5 - с вторым дифференщиалышм усилителем И, причем все усшгаteeti и масвт(ые и дифференциальные сое аит«ы с общ ошной устройства, то на входах этих уеиянтелей действуют следующие сипшы: на ахо; усшштеля б EI; на входа у«ялитвпя 7 EI + ЕЗ; на входе уснлителя 8 EI + Еа -f ЕЗ, на втором входе усилителя 11 EI EJ + ЕЗ+ ЕА- Коэффйциет усиления. Kj масштабного усилителя 6 вы&фается фиксированным и может быть установлен в пределах 1 К 1000. Фик сйрошшным выбирается н коэффициент усил ния Kj . масштаСюых уснпнтелей 7, 8,нсходя из условияК :г кргКоэффициент усиления Кз дифференциальных усилителей 9-11 по первому (инверсному) входу должен бмть жестко связан DO величине с коэффиоиейтом усиления Кз ||Шсшта&1ых усилителей 7 и 8 и выбирается следующим образом: s-.. Коэффициент делення К4 масштабного дал теля 12 сигналов должен быть жестко свя зан по велнчнне с коэффнциенгом уснленяя KI масштабного усилителя 6: , После усиления входных сишалов на ходах масштабных усилителей 6, 7 и 8 дей сгвуют соответственно следующие сигналы: , ; .E,); V 2{VVS). а на выходе делителя 12 сигналов С.К.К/Е,. Масштабные усилители 6-8 выполняют по схеме неинверти| ющих усилителей, так как именно такие усилители позволяют получить максималы ю величину входного сопротивления, а выходам этих усилителей 7 н В и делнтеля 12 соединяют (через масштабирующие резисторы) с первыми. шшерЬньь ми входами Щ1фференцш1льнь1х усилителей. Вторые прямые входы диффереввральных усилителей 9, 10 и 11 соёщагают соответственно с клеммами 3, 4 н 5. . Так как козффншедт усиления дифференци,альных уснлителей по прямо входу на еданниу больше, чем по инверсному входу, получим следующие (жгналы на выходах Ю ференвнальнв усилителей ()- MVV2 (V)tWy-( S4/) )-( К, Таким образом, нЦ входы измерителя 13 сигналов с выхода квсштабного уснлнтеля 6 Н дифференциальных усяшнтелей 9-11 . лают усиленные в KI раз сигналы .Ei, з/ ЕЗ я Ё4, т.е. ус итенные в заданное число раз подлежащие измеренню сигналы. Измеритель 13 сигналов выполняется по стандартной схеме. Он содержит анапогово1Шфровой прео }азователь (одноканальный илн (шогоканальиый), цифровое запомннающее устройство н, еош это необходимо, автоматические илн ручные компенсато| поляризации. С помощью аналого-Ш1фрового преобразователя одновременно (ярт нснользовании многоканальншч} нрео шзователя) или поочередно {юступаяяшю на вход измерителя 13 усиленные сигналы преобразуются в цифровой код и заносятся в цифровое запоминающее устройство, затем сштываются с помощью цифропечатакяцего устрс ства илн вводатся непосредстве ю в ЭШ для обртботки полученной инфо1 1П11|а{. Технико-экономическая эффективность применения нредпагаемого устройства заключается в повышен1Ш точжмттн нэтиеревнй ni одновременном уцрощешш устройства. Так .как в 1 длагашом устрс стве не требуется приh nuTb гальвашпески развязанных измерительных каналов - в нем все кащлы имеют о&цую шину, связанную с о&цей шиной питания устройства, то исключаются все погреш