Устройство передачи выходного сигнала датчика к дифференциальному усилителю

 

Изобретение относится к области технической физики и может быть использовано в геофизической аппаратуре с вынесенными на большие расстояния датчиками сигналов бШстоянного тока, например в многоканальных электроразведочных станциях, каротажной аппаратуре и др. Цель изобретения -повышение помехоустойчивости передачи сигналов. Эта цель достигается тем, что в устройстве передачи выходного сигнала к дифференциальному усилителю, содержащем полумост в виде двух плеч резисторного четырехплечего моста и третий резистор, соединенные по схеме звезда с трег-.ч выводами для подключения дифференциального усилителя, а также линии связи с датчиком, полумост выполнен в виде двух конденсаторов равнономинальной емкости и к общей точке его подключена RC-цепочка с ВЫЕОДОМ для общей точки дифференциального усилителя, а выходами для подключения линии связи служат дополнительные резисторы , соединенные с выводами полумоста, являющимися выходами для подключения входов дифференциального усилителя. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з 6 01 V 3/04

ГОСУДАP CTB E HHbl Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕ ГЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4764314/25 (22) 04.08.89 (46) 07.11.91. Бюл. М 41 (71) Научно-производственное объединение

"Нефтегеофизприбор" (72) В.П. Котел ьн и ко в, О.Д. Царевский и

Е.И. Бочаров (53) 550.837(088.8) (56) Карасев А.П. Об одной погрешности скважинных измерений ВП импульсной аппаратурой./В сб.: Геофизическая аппаратура", вып. 89. — Л.: Недра, 1988. с, 31-41;

Вульвет Дж. Датчики в цифровых системах. — M.: Энергоиэдат, 1981, с. 122, рис.

5.8а. (54) УСТРОЙСТВО ПЕРЕДАЧИ ВЫХОДНОГО СИГНАЛА ДАТЧИКА К ДИФФЕРЕНЦИАЛ b НОМУ У СИЛ ИТЕЛ Ю (57) Изобретение относится к области технической физики и может быть использовано в геофизической аппаратуре с вынесенными на

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано в геофизической аппаратуре с вынесенными на большие расстояния датчиками сигналов постоянного тока, например в многоканальных электроразведочных станциях, каротажной аппаратуре и др.

Известно передающее устройство, в котором для ослабления синфазных напряжений переменного тока используют эк ранированные линии связи (1).

Недостатками этого устройства являются сложность его конструкции и невозможность его использования при большом числе опрашиваемых датчиков, удаленных от усилителя на значительное расстояние.

„„SU „„1689906 А1 большие расстояния датчиками сигналов постоянного тока, например в многоканальных электроразведочных станциях, каротажной аппаратуре и др. Цель изобретения — повышение помехоустойчивости передачи сигналов. Эта цель достигается тем, что в устройстве передачи выходного сигнала к дифференциальному усилителю, содержащем полумост в виде двух плеч резисторного четырехплечего моста и третий резистор, соединенные по схеме "звезда" с треня выводами для подключения дифференциального усилителя, а также линии связи с датчиком, полумост выполнен в виде двух конденсаторов равнономинальной емкости и к общей точке его подключена RC-цепочка с выводом для общей точки дифференциального усилителя, а выходами для подключения линии связи служат дополнительные резисторы, соединенные с выводами полумоста, являющимися выходами для подключения входов дифференциального усилителя. 1 ил.

О

QQ

Наиболее близким по технической сущ- ) ности является известное устройство, в котором передача сигналов от датчика к дифференциальному усилителю осуществляется при помощи четырехплечего резистив- 0 . ного моста, два плеча которого образованы двумя линиями связи датчика с усилителем, а два других плеча моста образованы двумя .ъ постоянными резисторами (2). Синфазное переменное напряжение подключено к одной диагонали моста, а входы дифференциального усилителя — к другой диагонали моста. При равновесии моста разность потенциалов на двух входах дифференциального усилителя отсутствует, т.е. теоретически синфаэное напряжение полностью подавляется.

1689906

Недостатки известного устройства заключаются в преобразовании синфазного напряжения в дифференциальное из-эа утечек по изоляции и емкостных с двух линий связи датчика с усилителем, а.также в шунтировании датчика по постоянному току резисторной мостовой схемой, Другой недостаток связан с сильным снижением эффекта подавления синфазного напряжения при отклонении элементов моста от номинальных значений, Это приводит к низкой помехоустойчивости передачи сигнала от датчика к дифференциальному усилителю.

Цель изобретения — повышение помехоустойчивости устройства.

На чертеже представлена структурная схема устройства передачи выходного сигнала датчика к дифференциальному усилителю.

Устройство содержит полумост ь виде конденсаторов 1 и 2 с первыми двумя выходными клеммами 3 и 4, К общей то <ке 5 полумоата подключена цепочка, состоящая из конденсатора 6 и резистора 7 с третьей выходной клеммой 8, Кроме того, устройство содержит два резистора 9 и 10 с входными клеммами

11 и 12 для подключения через линии 13 и 14 связи датчика 15 сигнала с общей точкой 16 и источником 17 синфазного напряжения, Дифференциальный усилитель 18 подключается своими двумя входами к первым двум выходным сигнальным клеммам 3 и 4, а общей точкой — к третьей выходной клемме 8 "Земля", Для правильной работы устройства сопротивления резисторов 9 и 10 и емкости конденсаторов 1 и 2 должны быть одинаковыми, величина емкости конденсатора 6 и сопротивления резистора 7 соответственно в и раз меньше и в п раз больше емкости конденсатора 1 и сопротивления резистора 9 (где

n — целое или дробное число, значительно больше единицы), а сумма сопротивлений датчика 15, линии 13 связи и резистора -9 должна быть равна сумме сопротивлений линии 14 связи и резистора 10.

Устройство работает следующим образом.

Обозначим индексом Z комплексное сопротивление цепи, состоящей из датчика

15, линии 13 связи, резистора 9 и конденсатора 1, которое равно комплексному сопротивлению линии 14 связи, резистора 10 и конденсатора 2, Тогда

)ОС

У-К вЂ” е где R — сумма активных coпротивлений датчика 15, линии 13 связи и резистора 9, равное сумме активных сопротивлений линии

14 связи и резистора 10;

Ом

03-04-, +) „ С

50 Проводя преобразования, получают, что разность потенциалов Оз и U4 равна

Модуль (Оз-U4), таким образом, равен

I Оз-U4 I =Uc идС (1+m

С вЂ” емкость конденсаторов 1 и 2; и- круговая частота, j= - Т.

Комплексное сопротивление ZRc цепочки, содержащей конденсатор 6 и резистор 7, 5 определяется соотношением

ZR(:=AZ

Полагая, что полезный дифференциальный сигнал датчика 15 равен нулю, получают, что падение напряжения UM на мостовой

10 схеме составляет только часть от синфаэного напряжения Uc

0с

Ом — 2„+ 1 а падение напряжения URc на цепочке из

15 резистора 7 и конденсатора 6 равно

2п

0RC=0c»+ „

Потенциал Оэ выходной клеммы 3, служащий для подключения прямого входа

20 дифференциального усилителя 18, равен сумме падения напряжения на конденсаторе1и URc

ОЭ= URc+0, +

25 где rn — отношение активного сопротивления R к реактивному сопротивлению 1/JN С.

Потенциал 04 выходной клеммы 4, служащий для подключения инверсного входа дифференциального усилителя 18, равен

30 сумме падения напряжения на конденсаторе 2 и Овс

U4= ОВС+Ом „+

1 +)m

Таким образом, при равновесии моста

35 разность потенциалов Оз и U4 равна нулю, т.е, синфазное напряжение полностью подавляется, так как не преобразуется в диференциальное. Преобразование синфазного напряжения в дифференциальное в устрой40 стве происходит только эа счет разницы падений напряжений на конденсаторах 1 и 2.

Полагая, что конденсатор 1 имеет емкость

С, а конденсатор 2 — емкость 2, отличающуюся от С на 10%, т,е, Cz=C(1+ дС), где дС =

"5 =0,1, получают

1689906

/ ф

«

1 г г г

t !

+—

Г

1

I

«г

Составитель В. Попов

Техред М.Моргентал Корректор Л, Бескид

1 едактор И. Шулла

Заказ 3812 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Например, принято R=10 Ом, С=0,01 мкФ; п=10; со=314 —; д, =0,1. При этих ус1 ловиях получают

I U3-U41 =1,36 10 UC

Таким образом, даже при очень больших отклонениях элементов схемы моста от номинальных значений подавление синфазного напряжения велико, в примере в 735 раз. Выходной сигнал постоянного тока от датчика 15 при этом не претерпевает изменений. Благодаря этому существенно повышается помехоустойчивость передачи сигналов от датчика 15 к дифференциальному усилителю 18.

Формула изобретения

Устройство передачи выходного сигнала датчика к дифференциальному усилителю, содержащее три резистора, при этом первые выводы первого и второго резисторов соединены с входными клеммами, а вто рые выводы — с двумя выходными сигнальными клеммами, а первый вывод третьего резистора соединен с третьей выходной клеммой "Земля", о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости устройства, в него введены три конденсатора, при этом первые выводы первого и второго конденсаторов одинаковой емкости

10 соединены с вторыми выводами соответственно первого и второго резисторов, вторые выводы этих конденсаторов подключены к первому выводу третьего конденсатора. второй вывод которого соединен с вторым

15 выводом третьего резистора, причем величины емкости третьего конденсатора и сопротивления третьего резистора по крайней мере на порядок соответственно меньше емкости первого конденсатора и больше со20 противления первого резистора,