Малогабаритный индукционный преобразователь

 

Изобретение относится к электротехнике. Использование: в качестве приемников нестационарного поля при измерении переменных магнитных полей в геоэлектроразведке. Задача: повышение помехоустойчивости в отношении высокочастотной составляющей электрических полей естественного и искусственного происхождения, а также импульсных помех. Сущность изобретения: малогабаритный индукционный преобразователь, содержащий воздушную многовитковую приемную петлю, соединенную через предусилитель с измерителем, снабжен индуктиивный фильтром, установленным до или после предусилителя и выполненным в виде кольцевого ферромагнитного сердечника с параллельными обмотками, каждая из которых включена в соответствующие сигнальные и "землянную" цепи. Фильтр создает повышенное сопротивление для высокочастотных и импульсных токов, что уменьшает общий уровень помех на выходе измерителя. 3 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно, к устройствам для измерения переменных магнитных полей и может быть использовано в газоэлектроразведке в качестве приемников нестационарного поля.

В последнее время в практику работ входят малогабаритные индукционные преобразователи (МИП), включающие многовитковую приемную петлю малых размеров до единиц метров, выход которой подключен к малошумящему предварительному усилителю, а вывод средней точки петли к общей точке схемы. Предварительный усилитель расположен в непосредственной близости от петли, чтобы снизить паразитный прием ВЧ и импульсной помехи. Сигнал с выхода ПУ через двухпроводную или трехпроводную линию поступает к измерителю. При симметричном выходе ПУ может иметь как симметричный так и несимметричный выход.

Малые размеры петли позволяют повысить производительность труда, а применение малошумящего предварительного усилителя компенсирует уменьшение момента петли и доводит величину сигнала до уровня сигнала с ИП.

Недостатком известного малогабаритного индукционного преобразователя является низкая помехоустойчивость, особенно в отношении высокочастотных и импульсных помех.

Известно, что на выходе предусилителя шумы содержат три главные составляющие: собственные шумы предусилителя; шумы естественного и искусственного электромагнитного поля, создающие на выходе петли шумовое напряжение за счет изменения магнитной индукции через петлю, так называемая "магнитная наводка" или "поперечная помеха", шумы, возникающие в системе петля-предусилитель-контур, за счет проникновения в систему естественного и искусственного электрического поля через емкостную связь элементов системы с землей, так называемая "электрическая наводка" или "продольная помеха".

Из сказанного видно, что механизмы проникновения в измерительный канал магнитной и электрической наводок различны. Механизм появления магнитной наводки таков же как и у полезного сигнала, поэтому ее наличие в измерительном канале вполне естественно и с ней мы вынуждены мириться. Электрическая же наводка является в чистом виде паразитной, которая появляется благодаря отличию реальной приемной системы от идеализированной.

Практика работ с малогабаритными индукционными преобразователями показала, что существенный вклад в результирующий шум на входе измерителя вносят продольные высокочастотные помехи, например, от радиовещательных станций, грозовых разрядов и т.п. которые детектируются в предусилителе и дают на его выходе повышенный шум в области звуковых и более низких частот, а также значительные импульсные помехи. В результате этого МИП может заметно проигрывать ИП по шумовым показателям, т.е. по порогу чувствительности.

В связи с этим уместна постановка вопроса о возможно более полном подавлении влияния помех этого вида.

Задачей данного изобретения является повышение помехоустойчивости индукционного малогабаритного преобразователя в отношении высокочастотной составляющей электрических полей естественного и искусственного происхождения.

Это достигается тем, что малогабаритный индукционный преобразователь, содержащий воздушную многовитковую приемную петлю, соединенную через предусилитель с измерителем, согласно изобретению, снабжен индуктивным фильтром (ИФ), включенным перед предусилителем или после него и выполненным в виде кольцевого ферромагнитного сердечника с параллельно намотанными обмотками, каждая из которых включена в соответствующие сигнальную и "земляную цепи", служащие для передачи сигнала от петли к предусилителю или от предусилителя к измерителю.

На фиг. 1 и 2 приведена схема малогабаритного индукционного преобразователя с включением индуктивного фильтра по двум вариантам. На фиг. 3 представлен индуктивный фильтр.

Малогабаритный индукционный преобразователь (фиг.1) содержит воздушную многовитковую петлю 1, выходы и средняя точка которой соединены со входами и "землей" (общая шина) предварительного усилителя 2, а его выходы через соответствующие обмотки индуктивного фильтра 3 соединены с измерителем 4. Возможно включение индуктивного фильтра 3 перед предварительным усилителем 2 (фиг.2).

Индуктивный фильтр 3 (фиг. 3) представляют собой кольцевой феррит 5 с намотанными на нем параллельными обмотками 6, количество которых равно двум (фиг.1) или трем (фиг.3) в зависимости от варианта включения фильтра в схему МИП.

Устройство работает следующим образом.

Для проведения работ приемную петлю 1 раскладывают на исследуемой площади в форме квадрата, размеры которого могут составлять единицы метров, а число витков десятки, сотни. Конкретно размеры петли и число витков определяются диапазоном исследуемых глубин, а также типом и уровнем шумов предусилителя. Выходы приемной петли 1 (сигнал, сигнал, средняя точка) подключают ко входам и "земле" предусилителя 2, а каждый из его выходов соединен с соответствующей обмоткой индуктивного фильтра 3 (фиг.1), расположенного в непосредственной близости от ПУ с учетом того, чтобы вклад участка линии между ними в качестве паразитного приемника ВЧ и импульсной помехи был существенно меньше вклада всех элементов цепи петля-ПУ-кондуктор-измеритель, т.е. минимальным. При этом ПУ может иметь два выхода как на фиг.1 и тогда индуктивный фильтр 3 имеет две параллельные обмотки, выходы которых подключены к соответствующим входам измерителя 4. Возможен вариант, что ПУ будет иметь три выхода, в этом случае и индуктивный фильтр должен содержать три параллельных обмотки, каждая из которых подключается к соответствующим сигнальным входам и "земле" измерителя 4 (на чертеже не приведено). При другом варианте включения (фиг.2) индуктивный фильтр 3 имеет три параллельных обмотки, входы которых подключены к выходам приемной петли 1, а выходы к соответствующим входам предварительного усилителя 2.

При работе через емкостные связи петли и кондуктора с землей высокочастотная часть внешнего электрического поля проникает в систему петля-предусилитель-кондуктор. Токи, текущие в этой цепи, детектируются на нелинейных элементах предусилителя 2 и преобразуются в низкочастотный шум на выходе предусилителя. Индуктивный фильтр 3 создает повышенное сопротивление для высокочастотных и импульсных токов, текущих в одном направлении по параллельным обмоткам 6, намотанным на кольцевой ферромагнитный сердечник 5, например, кольцевой феррит, снижая их величину. За счет этого значительно уменьшается уровень продольных помех и соответственно общий уровень шумов на входе измерителя 4.

Патентуемое изобретение позволяет повысить помехоустойчивость малогабаритных индукционных преобразователей в отношении высокочастотной составляющей электрических полей естественного и искусственного происхождения, а также импульсных помех, и тем самым повысить достоверность измерений переменных магнитных полей при проведении работ импульсной геоэлектроразведки, особенно в условиях сложного рельефа и труднодоступной местности.

Формула изобретения

Малогабаритный индукционный преобразователь, содержащий воздушную многовитковую приемную петлю, соединенную через предусилитель с измерителем, отличающийся тем, что он снабжен индуктивным фильтром, включенным перед предусилителем или после него и выполненным в виде кольцевого ферромагнитного сердечника с параллельно намотанными обмотками, каждая из которых включена в соответствующие сигнальные и "земляную" цепи.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3