Устройство для электроразведки

 

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (646294

Союз Советекмх

СоциалмстммФских

Республмк (б1) Дополнительное к авт. свил-ву(22) Зайвлено14.09.76 (21) 2402666/18 25 (51) М. Кл

С» 01 V 3/10 с присоединением заявки № (23) ГОЩдйффтаеннын 88мхгет

СССР

88 ДЕЛаМ НЗО6РЕтЕННЙ

8 аткрмтмЙ

Приоритет

Опубликовано 05.02.79,Бюллетень ¹5 (53) УДК 550.83 (088. 8) Дата опубликования описания 08.02.79

{72) Авторы изобретения

В. И. Гордиенко, В, П. Убогий и E. В. Ярошевский

Физико-механический институт AH УССР (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ

Изобретение относится к области электромагнитных исследований и.может быть использовано в электромагнитных методах геофизической разведки.:

Известно устройство для отождествления и распознавания локальных объектов, имеющих различные размеры, форму, ориентапию и содержание железа, включающее генератор периодических сигналов, излучатель, приемник поля с включенным на выходе масштабным усилителем и отсчетное устройство, в котором отождествление и распознавание объектов производится на основе сравнения получаемых амплитудно-фазных характеристик с ранее записанными характеристиками конкретных, определенным образом расположенных локальных объектов )1).

Недостатком известного устройства является применимость его лишь в ближней зоне излучения электромагнитного поля, а также невозможность получении точной информации о местоположении локального обьекта относительно самого устройства и невозможность отождествления и распознавания протяжных обьектов и установление их трасс прокладки.

Известен неконтактный искатель металлических предметов и неопределенностей, позволяющий по заранее заме» ренной фазе сигнала производить поиск подземных кабелей, коммуникаций и лськальных. неоднородностей, содержащий генератор периодического сигнала, иэлучающий контур, приемный контур с дополнительными параллельно расположеннымн ферритовыми стержнями с приемными катушками, включеннымя в виде отдельных секций и соединенными последовательно-встречно (2).

Недостатком известного устройства является применимость его лишь в ближней зоне излучения электромагнитного поля, необходимость обхода излучаемого обьекта по контуру при проведении измерений, низкая точность измерений.

Известно также устройство для обнаружения и определения местоположе-. ния подземных кабелей и металлических

646294 трубопроводов, а также локальных металлических неоднородностей, содержащее генератор периодических сигналов, излучатель электромагнитного поля, па.ру приемников поля усилители, датчик скорости, регулятор скорости, сравнивающее устройство и источйик опорного

1 сигнала $3).

Недостатком известного устройства является низкая точность измерений и производительность работ, обусловленная необходимостью обхода обьектов по контуру для получения нужной ийформации.

Цель предлагаемого изобретенияповышение быстродействия и точности измерений, распознавание локальных н протяженных объектов и определение трас-сы прокладки протяженных и местоположения локальных неоднородностей без обхода исследуемых обьектов по контуру.

Поставленная цель достигается тем, . что предлагаемое устройство дополнительно содержит генератор периодических сигналов другой частоты, пару прием-ников поля, настроенных на эту частоту, выделители экстремумов, ключи, счетчик импульсов, два дешифратора, преобразователь напряжение"-частота", отсчетное устройство, триггеры, расширитель импульсов, индикаторы знаков угла, схему ИЛИ, пиковые детекторы, вычитающие устройства, схему И, пороговые схемы и индикаторное устройство, причем, излучатели размещены на фиксированйом расстоянии друг от друга таким образом, что каждый из них и пара соответствующих ему приемников поля расположены в горизонтальной плоскостй так, что образуют равнобедренный треугольник с вершиной в точке расположения излучателя, а оси чувствительности каждого из приемников параллельны высоте треугольника, опущенной с er î вер шины на отрезок, соединяющий геометрические центры приемников, все приемники размещены вдоль прямой, параллельной отрезку, вдоль которого расположены излучатели, выходы усилителей через выделители экстремумов подсоединены одновременно ко входам первого и второго ключей,к схеме И и через схему ИЛИ ко входу третьего триггера, выход которого одновременно подсоединен ко входу управления третьего ключа и ко входу расширителя импульсов, к выходам первого и второго ключей подсоединены входы первого и второго триггеров, выходы которых через вспомогательные ключевые схемы соединены с индикаторами знаков угла и одновременно с управляющими входами соответственно второг и первого клю-. чей, а к выходу датчика .скорости подключен преобразователь напряжениечастота", выход которого через третий ключ подсоединен ко входу счетчика импульсов, выходы которого через дешифратор, вспомогательное ключевое устройство подсоединены ко входам отсчетного устройства, выход расширителя импульсов одновременно подсоединен ко входам установки на ноль первого, второго и третьего триггеров, счетчика импульсов и ко входам установки на ноль пиковых детекторов, выходы усилителей, кроме того, через пиковые детекторь(, дополнительные ключи подсоединены попарно ко входам выключающих устройств, к выходам каждого из них подключены три пороговые схемы, выходы которых через второй дешифра-тор подсоединены к индикаторному устройству, а выход схемы И одновременно подсоединен к управляющим входам вспомогательных и дополнительных ключей, вспомогательному ключевому устройству и второму дешифратору.

На фиг. 1 дана блок-схема предлагаемого устройства, на которой 1,2-генераторы периодических колебаний фиксированных частот 5 и f< соответственно; 3,4- излучатели электромагнитного. поля,5 6, 7, 8 - црнемники поля; 9, 10, 11,12 - резонансные усилители;

13, 14, 15,16 — выделители экстремумов; 17 - схема ИЛИ; 18,19 - ключи;

20-22 - триггеры; 23-25-. ключи;

26, 27 - индикаторы знаков yraa трассы " -" и +; 28 - расширитель импульсов;,29 - счетчик импульсов; 30 - дешифратор; 31 -. ключевая схема; 32 отсчетное устройство; 33, 34, 35,36пиковые детекторы; 37-40-ключи; 41, 42 вычитающне устройства; 43, 44, 45, 46, 47, 48 - пороговые схемы; 49, 50, 51, 52, 53,54, 68 - схемы И;

55 - индикатор "Протяженная неодно» родность, fb =0, 56 - индикатор Ло кальная неоднородность слева от приемника поля 6"; 57- индикатор Локальная неоднородность" под приемником поля ь; 58 — Локальная неоднородность между приемниками поля 6 и 7 ; 59индикатор Локальная неоднородность под приемником поля 7"; 60- индика646294

Если неоднородность является локаль55 ной, то, во-первых, во всех случаях расположения аномалии экстремумы ин дуцированных в приемниках илн ЗДС тор "Локальная неоднородность справа от приемника поля 7 ; 61 - второй дешифратор; 62 — индикаторное устройство; 63 - датчик скорости; 64 - регулятор скорости; 65 — сравниваюшее устройство, 66 — источник эталонного напряжения; 67 — преобразователь напряжение-частота .

Принцип действия предлагаемого устройства поясняется следуюшнм.

Дополнительные излучатели электромагнитного поля 3, 4, подключенные к выходам генераторов 1 и 2 периодических сигналов частот М (3 1 и 4 (<<4<) облучают протяженную или локальную неоднородность. Моменты токов иэлуча телей наиболее целесообразно ориентировать в горизонтальной плоскости перпендикулярно направлению движения цоисковой установки. Вторичное псле локальной или протяженной неоднородности характеризуется азимутальной составляюшей магнитного поля. Максимум ЗДС, индуцированной в приемнике поля, возникает в момент наименьшего расстояния между неоднородностью и приемником.

В случае протяженной неоднородности максимум ЭДС, обусловленной вторичным полем, соответствует моменту нахождения приемника точно над неоднородностью. В случае расположения оси линейного протяженного проводника пер пендикулярно направлению движения поисковой установки экстремумы ЭДС будут одинаковы по абсолютному значению в каждом из приемников одной пары появляются во всех приемниках одновременно, т.е. временной сдвиг между экстремумами ЭДС в приемниках 5 и 7, а также 6 и 8 будет равен 0 Я, =О, фиг. 3), что соответствует равенству нулю угла между трассой прокладки и прямой, соединяюшей геометрические центры приемных элементов (P =0 на фиг. 2). В случае, когда направление

/ оси протяженного проводника не перпенI дикулярно направлению движения поисковой установки, экстремумы ЗДС в приемниках 5 и 7, а также 6 и 8 появляются в разное время, т.е. между ними возникает временной сдвиг (4 ф 0 ). Ha фиг. 3 кривые построены для случая

6> 0 (знак выбирается цроиэвольно). возникнут одновременно, а, во-вторых, абсолютные значения их в каждом иэ приемников будут равные, за исключением положения неоднородности точно между приемниками 5 и 7 (или 6 и 8), когда в приемниках 5 и 7 (или соответственно 6 и 8) они будут одинаковы.

Эти отличия в характере ЭДС, обусловленных вторичным полем протяженной и локальной неоднородностей, и легли в основу предлагаемого изобретения.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

При постоянной скорости движения поисковой установки (V=(Q gpss ) и постоянном во времени расстоянни между, например, приемниками 5 и 7 29 вре1 мя Ь, между появлением экстремумов аномального сигнала в приемниках поля будет ра вн о

Х

<С ДР, (1)

2 кьз.к67 где V - скорость движения поисковой установки;

20 -, расстояние между приемниками

5и 7поля;

М К вЂ” коэффициенты передачи датчика скорости и преобразователя напряжение-частота .

В предлагаемом устройстве (фиг. 1) датчик 63 скорости измеряет скорость движения поисковой установки. При этом выполняется равенство

ЗЬа ЬЪ bb + (2) где ь х - выходной сигнал датчика

63 скорости.

К выходу датчика 63 скорости под- . ключены вход преобразователя 67 "напряжение-частота" и один из входов сравнивающего устройства 65, к другому входу которого подключен вход источни à 66 опорного сигнала. Выход сравниваюшего устройства 65 подсоединен ко входу управления регулятора 64 скорости, который управляет скоростью движения поисковой установки до тех пор, пока не выполнится равенство где D — выходной сигнал источника

66 опорного сигнала.

При пересечении приемниками 5 и 7 поля трассы скрытого протяженного проПосле прихода второго импульса от приемника 5 поля (фиг. 2) задним фронтом импульса триггера 20 запускается расширитель 28 импульсов, который через определенное время сбрасывает на нуль показания счетчика 29 имйульсов и переводит в нулевое положение триг5S

7 6462 водника их выходные ЗЙС усиливаются узкополосными усилителями 9, 11 и через выделители 13 и 15 акстремумов, схему ИЛИ 17 подаются на счетный вход триггера 20, открываюшего на время прохождения протяженной неоднородности между приемниками 5 и 7 поля ключ 23. После прохождения второго (по времени) приемника над протяженной неоднородностью триггер 20 прекраша- щ ет подачу импульсов с вйхода преобразователя 67 напряжение-частота" на вход счетчика 29 импульсов. При атом количество импульсов. И, прошедшее на счетчик 29 импульсов, при выполнении условия (3), будет равно и=j i =1(к V ti =Я8 turb (4) где — частота импульсов на выходе преобразователя 67 «напряже20 ние-частота, Иэ (4) следует, что р пропорпионально тангенсу угла между направлением трассы протяженного проводника э5 и прямой,соединяюшей приемники 5. и 7 поля. Количество импульсов, накопленное в счетчике 29 импульсов, дешифри- руется дешифратором 30 и через ключевую схему 31 значение угла fb регистрируется отсчетным устройством 32.

Э0

Одновременно выходные сигналы приемников 5 и 7 поля через усилители 9 и 11 подаются на входы ключей 18 и

19, котооые через триггеры 21 и 22, ключи 24 и 25 подсоединены ко входам

35 индикаторов 26 и 27 знаков, а выходы триггеров 21 и 22 одновременно подсоединены соответственно к управляющим входам ключей 19 и 18. Первый

40 во времени выходной сигнал приемников поля, например, приемника 7. (как изображено на фиг. 3), через ключ 19, триггер 22, ключ 25 засвечивает инди катор 27 знака угла. -"t,", а передним фронтом этого же импульса с выхода

45 триггера 22 через ключ, 18 запирается вход триггера 21, эапрешая при атом засветку индикатора 26 знака угла "-" при пересечении трассы протяженного проводника приемником 5 поля.

50 геры 20, 21 и 22 до следуюшего никла измерений, а также сбрасывает на нуль выходные сигналы пиковых детекторов 33, 34, 35 и 36. При прохождении поисковой системы над скрытой локальной неоднородностью экстремумы

ЗЙС,наводиМых в приемниках поля, появляются одновременно, являясь разными по абсолютной величине (фиг. 4). Выходные сигналы приемников поля 5, 6, 7 и 8 через усилители 9,10, 11 и 12 поступают соответственно на пиковые детекторы 33, 34, 35, 36. Одновременно выходные сигналы йриемников поступают на входы схемы И 68, Выходные сигналы детекторов в случае одновременного их появления через ключи 37, 38, 39, 40.. попарно поступают на входы вычитаюших устройств 41 и,42. Одновременно выходной сигнал схемы И 68 подается,на управляющие входы ключей

24, 25 и 31, эапрешая при атом засветку индикаторов угла трассы протяженной неоднородности "+" и — 26, 27 и отсчетного устройства 32 значенпя угла трассы протяжейной неоднородности.

Выходные сигналы вычитаюшего устройства 41 одновременно подаются на вхог я пороговых схем 43,44,45, а выходные сигналы вычитающего устройства. 42 на входы пороговых схем 46, 47, 48. Выходы пороговых схем 43-48, а также выход схемы И 68 подключены через второй дешифратор 61 ко входам индикаторного устройства 62.

Схемы И- 49, 50, 51, 52, 53, 54 вместе с их связями с выходами пороговых устройств 43, 44, 45, 46, 47, 48 образуют. схему второго дешифратс ра 61, подключенного на входы индикаторного устройства 62, состоящего из ряда, индикаторов 55, 56, 57, 58, 59, 60..

Пороговые, схемы 43 и 46 настроены так, что сигналы на их выходах появляются в случаях, когда выходной сигнал приемника 5 ноля меньше выходного сигнала приемника 7, и соответствен« но, выходной сигнал приемника 6 поля меньше, чем выходной сигнал 8.

Пороговые устройства 44 и 47 настроейы так, что на их выходах сигналы появляются тогда, когда равны выходные сигналы приемников 5 и 7 поля, и соответственно 6 н 8, а пороговые устройства 45 и 48 срабатывают тогда, ког.да выходной сигнал приемника 5 поля

646 294

10 больше выходного сигнала 7, а выходной сигнал 6 больше выходного сигнала 8.

В случае расположения локальной неоднородности слева от приемника 5 поля выходной сигнал приемника 5 больше выходного сигнала 7, а сигнал приемника 6 больше 8 (фиг. 4 а, б). При этом срабатывают пороговые схемы 45 и 48, включая через 50 индикатор 56

"Локальная неоднородность слева от датчика 6 . Когда локальная неоднородность расположена точно под приемником 6, то выходной сигнал 6 больше выходного сигнала 8, а выходные сигналы 5 и

7 равны. При . этом срабатывают пороговь|е устройства 44 и 48, включая че- рез схему 51 И индикатор 57 Локаль« ная неоднородность под датчиком 6".

Работа устройства в других возможных случаях расположения локальной неоднородности относительно устройства поясняется рисунками фиг. 4, причем устройство кроме вышеперечисленных определяет следующие положения локаль-.

У ной неоднородности: локальная неоднородность между датчиками 6 и 7 "; «лспо.

" кальная неоднородность под датчиком 7 локальная неоднородность справа от датчика 7".

Предлагаемое устройство опознает также и протяженную неоднородность; трасса которой перпендикулярна направлению движения поисковой системы. В этом случае выходные сигналы всех приемников возникают одновременно, а кроме того, выходной сигнал 5 равен сигналу 7, а выходной сигнал 6 равен выходному сигналу 8. При этом срабатывает схема 66 И, а также пороговые схемы 44 и 47, засвечивая через 49 индикатор 55- Протяженная неоднород« ность /Ь =О". ь

Через определенное время расширитель 28 импульсов сбрасывает па ноль выходные сигналы пиковых детекторов

33, 34, 35 и 36, подготавливая тем самым устройство к следуюшему циклу измерений.

Предлагаемое устройство наряду с относительной универсальностью (нозволяет распознать локальные и протяженные неоднородности); обладает повышенным быстродействием, обеспечивает достаточно высокую точность измерения угла направления трассы прокладки протяженной неоднородности, дает возможность определять местоположения локальной неоднородности, обладает достаточно большой зоной захвата, исключает необходимость выполнения ряда механических операций, устраняя тем самым связанные с ними дополнительные поьрешности.

Предлагаемое устройство может применяться при проведении наземных и морских электроразведочных работ на больших плошадях, особенно эффективно при небольших глубинах залегания локальных и протяженных неоднородностей

Формула изобретения

Устройство для электроразведки, содержащее генератор периодических сигналов, излучатель электромагнитного поля, усилители, пару приемников поля, датчик скорости, регулятор скорости, сравниваюшее устройство, источник опорного сигнала, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повышения быстродей25 ствия и точности измерений, распознавания протяженных и локальных неоднородпостей и определения трассы прокладки протяженных и местоположения локальных неоднородностей без обхода исследуемого обьекта по контуру, дополнительно содержит генератор периодических сигналов другой частоты, пару приемников поля, настроенных на эту же частоту, Bbläåëèòåëè экстремумов, t . ключи, счетчики импульсов, два дешифратора, преобразователь "напряжениечастота", отсчетное устройство, триггеры, раси иритель импульсов, индикаторы знаков yrna, схемы ИЛИ,пиковые де40 текторы, вычитаюшие устройства, схему И, пороговые схемы и индикаторное устройство, причем; излучатели расположены на фиксированном расстоянии друг от друга таким образом, что каж45 дый из них и пара соответствуюших ему приемников поля размешены вгоризонтальной плоскости так, что образуют . равнобедренные треугольники с верши50 нами в точках расположения геометрических центров излучателей, а оси чувствительности каждого из приемников параллельны высотам треугольников, .у опущенным из их вершин на отрезки, соединяюшие геометрические центры соответствующих приемников, все приемники поля размешены вдоль прямой, параллельной отрезку вдоль которого расположены излучатели, выходы усилите646294,пей через выделители экстремумов подсоединены одновременно ко входам первого и второго ключей, к схеме И и через схему ИЛИ ко входу третьего триг гера, выход которого одновременно подсоединен «о входу управления третьего ключа и ко входу расширителя импульсов, к выходам первого и второго ключей подсоединены входы первого и второго триггеров, выходы которых через вспомогательные ключевые схемы сое динены с ийдикаторами знаков угла и одновременно с управляющими, входами соответственно второго и первого ключей, а к выходу датчика скорости под.—

I ключен преобразователь "напряжение-частота, выход которого через третий ю ключ подсоединен zo входу счетчика импульсов, выходы которого через дешифратор, вспомогательное ключевое устройство подсоединены zo входам отсчет ного устройства, выход расширителя импульсов одновременно подсоединен ко входам установки на ноль первого, вто-. рого и третьего триггеров, счетчика импульсов и ко входам установки на ноль пиковых детекторов, выходы усилителей, кроме того, через пиковые детекторы, дополнительные ключи подсоединены попарно ко входам выключающих устройств, к выходам каждого из которых подкли чены три пороговые схемы, выходы которых через второй дешифратор нодсое®й динены к индикаторному устройству, а выход схемы И одновременно подсоединен к управляющим входам вспомогательных и дополнительных ключей, вспомогательному ключевому устройству и второму дешифратору.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе .

1. Патент США ¹ 3763424, кл. 324-1, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 171483, кл. Cj 01 Ч 3/00, 1963.

3. Бахмутский В. Ф., Зуенко Г. И.

Индукпионные кабеленскателн, М., "Связь, 197О, гл. 2.

646294

Уигз

МНИИПИ Заказ 107/37

Тираж 696 Подписное

Филиал ППП Патент, г.Ужгород,ул. Проектная,4

Люаюмая неоднороднасяь

Ььч aа.

J 1 и