Устройство для геоэлектроразведки

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДИТВЛЬ СТВО

t ;N j ) j> а

Союз Соевтскнх

Социалистических

Республик 661473 (6l) Дополнительное к авт. свил-ву г (5!) М. Кл.

Ст 01 V 3/06 (22) Заявлено 03 03,76 (21) 2348189/18-25 с присоединением заявки №

Гееуааретеенеый «еиетет

СССР ее делам езебретеее н еткрытее (23) Приоритет

Опубликовано 05.05.79Бюллетень М 17 (53) УДК 550.837 (088. 8) Дата опубликования описания 30.05.79

/ (72) Авторы изобретения

И. М. Бучма, В. М. Поджарый и P. В. Пропь (71) Заявитель

Физико-механический институт АН Украинской CCP (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ

Изобретение относится к устройствам дпя геоэлектроразведки полезных ископаемых с поверхности земли и с воздуха, индуктивными методами. Оно может быть использовано в приборах и системах да измерения эллинтически поляризованных магнитных попей различного назначения.

Известны устройства для геоэлектрораэведки (1), используемые для измерения полуосей эллипса.поляризации магйит ного поля, содержащие магнитоприемник, резонансные фильтры, амплитудные детек/ торы, суммо-разностную схему и измерительные приборы. Эти устройства имеют

Низкую точность.

Известны также дифференциальные измерительные устройства периодического

:сравнения для измерения малых разностей амплитуд низкочастотных гармонических сигналов, содержащие датчики, соединен,ные с усилителями, генератор, коммута1 тор, фазочувствительны и детектор, избирательный усилитель, фазочувствительный выпрямитель, регистратор (2 .. Точность измерений этими устройствами более высокая.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устрой ство для геоэлектроразведки (31, которое содержит взаимно-ортогональные магнитоприемники предварительные усилите-. ли, фазовращатель, суммо-разностную схему, коммутатор, усилитель несущей час тоты, детектор, избирательный усилитель

16 огибающей, синхронный выпрямитель, регистраторы и делитель частоты с коэффициентом деления, равным неправильной----..: ,дроби, выход которого подключен к управлякяцим цепям коммутатора и синхрон15 ного выпрямителя, а вход - к задающе.му генератору.

В таком устройстве принятые магнитоприемниками сигналы усиливаются, сдвиг

3} гаются по фазе.на угол

-2 .по отношению один к другому, а затем суммо-разностная схема вычисляет их векторную сумму и разность. Полусумма амплитуд

661473 к 14са&(Ч А@21

1а а ately +-+at et(2 U<+U

) g ц (dt w g + — -at ttg

1 2

Uq cps(y - Ð,1 U 1х sin(q -y )

Я

U =U sin vt q + — +(p 1 с

u U Sin Vtwq + — +q)

) 32СО8((Р -<Р j

1 2 (1 <2

-где ц ц Я

signsin(ttt+it) sin Mtty . С цепью измерения этих величин сигнапы суммы и разности подают- 5 ся на коммутатор, на выходе которого преобразуются в амплитудно-фазок одупированный сигнал. Этот сигнал усиливается усилителем несущей и детектируется детектором. При пинейном детекторе на его 1© выходе измеряется вепичина, пропорциональная бопьщей попуоси эппипса попяризации, и выделяется 6гибаюшйя амппитуд, пропорциональная мапой полуоси на частоте коммутации. При использовании квадратичного детектора постоянная составля» ющая сигнала на его выходе будет пропорциональна сумме квадратов попуосей

Hö+ Н,, а огибающая на частоте коммутации пропорционапьна их произведению ©

Н Н„ . В дальнейшем огибающая усипиваО ется избира - ельным усилитепем, выпрямляется синхронным выпрямителем, управляемым тем же сигналом, что и коммутатор, и измеряется. Сигнап, управляющий комВыражение (1) можно представить так где K - коэффициент передачи Коммутатора и усипитепя несущей; . я, — частота коммутации сигналов П

HUD ki (p - начальная раза напряжения частомутатором и синхронным выпрямитепем, формируется с помощью депитепя частоты с дробным коэффициентом деления, который синхронизируется: сигналом задающего генератора. Пороговая чувствитепьность (аддитивная погрешность) по малой попуоси эплипса поляризации (ипи произведение

H H. при квадратичном детекторе) явпяет0 в ся основной характеристикой такого устройства и определяет эффективность геоэпектроразведки.

Еспи составпяющие вектора напряженности магнитного поля по направпениям магнитоприемников равны соответственно

ЦН СОр (43t + Q1 ) и X2>Hg

Pi

" 0g=Ug5tn{4)t+q ) ° С учетом этого выходные сигналы векторной суммы Ц и разности 0 суммо-разностной схемы можно представить как

Сигнал на выходе усилителя несущей можно представить выражением ты KoMM AILHH, управляющего работой коммутатора и синхронного выпрямителя..

На основании выражений (1) «(2) сигнал на выходе, например, квадратичного детектора может быть представлен в виде:

661473 к р„й.й (tid+li,)-2ор,sjn{ip,-tp )signsin(ktetp)2 ()I ь))й) ссй (Щ -iPp)if2uiUtsin(q <-iPÄ sin(iPc-iPp)con(2ioот2iP(iiеVc+iP„{ Р2((р " (1- Ч 2

У + ТХ22,iidЬЕ(+fin (чр- тр}i(2UiU2Sin(lpt-t t)) COS (ipC-ip )а. (Sin(2ОО+ (2 ° 2 ° 2 2 с с р „ ) +

-{2н-l)dl)t+2rpd+1i+qci -(2n-t)-avctg . tg fip -ы )

2U 0 Ûï((-(p ) уй ?

-йни((2и+(2н-()а)1е2 Р чЮь Рсе(г{2а-t)g-еттсЯ е. tg

Рассмотрим погрешность измереиия ан омапьной вепичины.

« "о" кВ) — -40 П й(П(< -iPZ)Sin(ddtPiP)+

Г g2 2 и (Я+ЛЯ) Фф Я(« V .(-(р загсt.g 2 (. ) /У

2< — ) -( ( (<> 5 (SC ddt)trip 2rpt (Чс-iPpiavctg . tg(ip -,р ) 2(co) Я где Ко — коэффициент усиления избира- + пяющей, попадающей в поносу избирательтельного усипителя;,ф ного усилителя.

Ы И вЂ” — цепая часть дробного числа— и с Я, Иоспе некоторых неспожных преобразоdQ=Q-{2ы-(йп-i) — разность межау часто ванна выражение (4) можно арнастввнть той коммутации и комбинационной состав- следующим образом:

-4Щ Ф и (Ч -q,) s n(zt q )+ (М S(n {Ч,-V>)

+ ° 4 -) сов(а1 сД)ып лЫ+2у Ф

+pi+ipc+tpp-a2sin(pdtiip)cosfdat+2ip +

@ ) 2,„2

b 61473 Выходной сигнал синхронного выпрямитепя равен

Кр К (в g г

" " в < - Р (-ч j (, U, sin (р,- р„ (((((,и(.(р -у,11 cos (

2(.((2(, (,ю,. М " (((».v(2((тj, (s(2@1g s п(@ -() с р . а!о где первым спагаемйм в фигурных скоб - а вторым -" погрешность измерения. Ядкках опредепяется измеряемый сигнал (так симапьное абсопютное значение- погрешносИ июЛ(П1и(е((р -щиН Н в(и((р -(р )((ан(1; ти иемереиуии еуиет pa(((to

Й Я имаие аое ((((t<2(((<+((+(((g (((ате И. и тт(р, (Ы(p i Ñ I 2 < 2 ii t i i i Î a

Так как час;гота hQ, может быть очень Устройство работает сйедующим обранизкой, то снижение погрешности с помо- зом. Принимаемые магнитоприемниками 1 щью фильтра нижних частот на выходе," и 2 сигналы усиливаются предваритепьны-.

-cmxpoHHofo выпрямителя не всегда воз- 2S ми усилителями 3 и 4. Выходной сигнал можно. "" усилителя 3 сдвигается по фазе фазовра-, Таким образом, йедостатки указано» щатепем 5 на " и затем суммо-разго ст ойства - невысок я чу ст ст ойства — невысокая чувствнтепьTBK "ак аддитив ".е погРе" .и"ст" векторной суммы О . и рази,с „ц

М от комбинационных сост авпяющих в нем сиг апы с п к у а

C йопностью не исключаются, и сложность очередно с частотой коммутации подают реализации депителя частоты с коэффици- ся на усипитепь 8. Затем полученный в ентом депенйя, равным неправильной l1po.- резупьтате коммутаций амплитудно-фазоби. - : .. " " модулированный сигнап детектируется дэцепью изобретения,йвпяегся увеличение тектором Й, на выходе когорого иэмеря 35 чувствитепьности за счет искпючения ад ется среднее значение сигнала, пропорцидитивных погрешностей, обусловленных онапьное бопьшой попуосй элпипса полярикомбинационными составпяющими на sstxo- эации магнитного поля. Огибающая на де детектора, и упрощение депитепя часто, частоте коммутации,:пропорционапьная ты ° малой полуоси (или произведению полуосей), Поставленная цель достигается тем,что усиливается избиратепьным усипителем вход депитмя частоты с коэффициентом 10 и выпрямпяется синхронным выпрямидепения, равным целому числу, подключен тецем 11 который управляется тем же к одному из входов суммо-разностной схе - (сигнапом, что и коммутатор 7. Сигнал, мы, управпяющий коммутатОром 7 и синхронНа чертеже представпена бпок функцио- ным выпрямитепем 11, формируется с пональная схема устройства ддя геоэлектро- мощью триггерного депитепя частоты 12, разведки. который синхронизируется одним из входных сигналов суммо-фаэностной схемы 6..

Устройство для геоэлэктроразведки со 3 оэффициент депения.триггерного делителя держит взаимно ортогонапьиые магнитопри частоты 12 равен пепому числу. емники 1 и 2, предваритепьные усипитепи

3 и 4, квадратурный фаэовращатедь 8, Роль триггерного делителя частоты и суммо-разностиую схему 6, коммутатор 7 предложенном устройстве может выполнять усипитепь Внесущей,,детектор О, усипи- цепочка из последовательно соединенных тель 1О. огибающий, синхронный выпрями- триггеров (с коэф(рипиентом деления 2 тепь 11, триггерный депитель частож 13 гдето -числотриггеров),навходекоторойуси регис граторы. тановлен усилитель-ограничитель, преобра 66 1473

10 зуюший иходной синхронизируклций гармони И 1, ческий сигнал 01 0 6 0 ((J4 4 Q g+ g ) 1 снимаемый,с входа суммо-разностной схемы, в меандровый сигнал

S ! r „

ИОВ4 ПЫП <Д1+4Р + — .

1,р

До поступления этого сигнала все триггеры делителя устанавливаются пусковым (сбросовым) импульсом в положе- 10 ние "0" или 1 . Триггерный делитель представляет собой суммируклций или вычитающий счетчик.

ВыхОднОЙ сигнал усилите лаогр&ничи» тела в результате деления таким vnarrep 35 ным делителем частоты: преобразуется в сигнал, равный

Так как коэффициент деления триггерного делителя 12 равен 2 =, то

rn 43 д 1 = Б4 Р;31П Я(+ q + (g)

Я g.

2 и = а п81 с гг г1

2 2 2 U + 22 Ц 4 2 CJ гмакс cas 2-avct), tg(rp -(p )-г —

Пбдставив выражение дпя начальной 25 определяют максимальную погрешность фазы (p из формулы (8) в формулу (9), измерения данного устройства

Ь - Ui+iU2

2 2 ц2 ц2 мс4кс соВ (р +ср„,-агсСД 2 gg(g g f (4 (-1 -tj

Из выражения (10) видно, что при отсутствии измеряемой величины, т.е. при (P < - (p О, погрешность равна нулю, т.к. в соответствии с уравнением (1) () - р д 4pg — -Q. Это говорит с с р содержащее взаимноортогональные магнктоприемники, предварительные усилители, фазовращатепь, суммо-раэностную схеЗй му, коммутатор, усилитель несущей час тоты, детектор, избирательный усилитель . огибающей, синхронный выпрямитель, регистраторы и делитель частоты, выход которого подключен к управляющим цепям

40 коммутатора и синхронного выпрямителя, о т л и ч а ю ш е е с а тем, что, с целью увеличения, чувствительности и упро-. щения конструкции, вход делителя частоты подключен к одному иэ входов суммо4> разностной схемы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Светов Б. С., Мизюк Л. Я., Поджарый В. М. Рудная электрораэведка по © методике эллиптически поляризованного поля. М., " Недра", 1969, с. 26-70.

2. Авторское свидетельство СССР

М 406119, кл. 5 01 d 1/10, 1971.

3. Авторское свидетельство СССР !4 338879, кл. 5 01 Г 3/16, 1970. о том, что погрешность не содержит аддитивной составляющей н носит мультипликативный характер и, следовательно, не ограничивает чувствительности устройства. формула изобретения

Устройство дпя геоэпектроразведки методом эплиптически поляризованного пола, Таким образом, данное устройство имеет большую чувствительность измерений, а применение делителя с коэффициентом деления, равным целому числу, позволяет упростить его конструкцию.

Отличие триггернс)го делителя частоты от делителя частоты в общем случае состоит в том, что он делит на определенное число не только частоту входного сигнала, но и его начальную фазу.

В данном устройстве коэффициент передачи триггерного делителя частоты 12

Ж Ю равен 2 -" и погрешность измеQ рения на основе уравнения (7) с учетом того, что при этом b, Я О, будет определяться выражением:

661473

Составитель Л, Воскобойников

Техред М. Петкэ Корректор Г. Н аз аров а

Редактор F. Орловская филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 2460/47 Тираж 696 Подписное

UHHHllH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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