Установка для моделирования электромагнитного поля

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

«»737905

Союз Советскик

Социалистических

Республик .3: (.

) уъ

Ф (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено.200278 (21) 2582512/18-25 (51)М. Кл.2

С 01 V 3/12 с присоединением заявки М—

Государствеииый комитет

СССР ио делам изобретеиий и откр ыти и (23) Приоритет .—

Опубликовано 3005.80. Бюллетень М 20

Дата опубликования описания 05.06 .80 (53) УДК550. 83 (088. 8) В. И. Гордиенко, Н. Д. Печеняк, В ° П. Убогий . и Е. В. Ярошевский (72) Авторы изобретения

Физико-механический институт AH Украинской ССР (71) Заявитель (54) УСТАНОВКА ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ

1 2

Изобретение относится к электро- .тельный усилитель с переменным коэфмагHHTHbM исследованиям и может быть, фициентом усиления и блок регистраиспользовано при физическом модели- ции (2)ровании электромагнитных методов гео с Недостатками, этой установки являфизической разведки. ются низкая точность измерений, обуИзвестна установка для моделирова-, словленная. раздельным во времени из- ния аномальных электромагнитных полей мерением синфазной и квадратурной соприменительно к дипольному индуктив- ставляющих, недостаточной автоматизаному профилированию, содержащая гене- 1-О- цией и сложностью процесса измерений, ратор гармонических колебаний, карет- а также невозможность проведения факу с излучающей компенсацией и прием- „ зовых измерений. ной рамко, устро с в и й ст ойство перемещения ." Наиболее близкой по технической каретки с отметчиками расстояния, уси- сущности к предлагаемой является ус.тановка для моделирования аномальных

Недостатками известной установки электромагнитных полей по методу диявляются низкая точность из кая точность измерений, . ." польного индуктивного профилирования, . обусловленная недостаточной автомати- — содеРжащая бассейн из непроводящего и процесса измерений и зависимо-. немагнитного .материала, координатное стьЮ глубины компенсации первичного устройство.с кареткой для кре л выходного сигнала а также 2О датчиков, блок перемещения каретки, ограниченность функциональных возмбж- " генератор периодических сигналов, ностей установки, исключающих прове- усилитель мощности, излучатель электдение фазовых измерени

Фазовых измерений. Ромагнитного поля, приемник, предварительный усилитель с согласующим

Известна также установка для моде-25 устройством, фазовращатель, аттенюалированиЯ электРомагнитных полей по ., тор, схему вычитания, компенсатор и метоДУ Дипольного инДУктивного пРофи- б perHGTpaItHH амплитуды cHrHa„a (3) лирования, содержащая каретку с излу- Неджтатками этой установки Являчаюцей и IIPHeMHoA катУшками, компаРа- ются низкая точность Н3МереННА, обустоР, генеРатоР импУльсов, предвари- . ЗО ловленная зависимостью глубин, к м737905 пенсации первичного поля от значения выходного напряжения генератора, сложностью и недостаточной автоматизацией самого процесса измерений, а также ограниченные функциональные возможности, исключающие проведение фазовых измерений.

Цель изобретения — повышение точ .ности и автоматизации измерений и расширение функциональных воэможностей установки.

Поставленная цель достигается тем, что предлагаемая установка дополнительно содержит избирательный усилитель, делительное устройство, три спаренные переключателя режимов работы, фаэометр, коммутатор сигнального вхо- 15 да фаэометра, схему автоматической регулировки усиления (АРУ), пороговое устройство (ПУ) схему И, источник опорного напряжения, индикатор уровня сигнала, индикатор наличия неоднород- 2О ности и ключ, причем выход схемы вычитания одновременно подключен ко входу избирательного усилителя и к первому входу второго переключателя режимов работы, второй вход которого одновременно соединен с: выходом предварительного усилителя и со вторым входом первого переключателя, выход избирательного усилителя подсоединен ко входу делимого делительного устройства, вход делителя которого подключен к выходу усилителя мощности, а выход к первому входу первого переключателя, выход кдторого соединен со входом измерения амплитуды блока регистрации амплитуды и фазы сигнала, выход второ-З5 го переключателя одновременно подсоединен ко входу схемы автоматической регулировки усиления и входу порогового устройства, выход которого одновременно подключен к индикатору уровня 4р сигнала, управляющему входу коммутатора, сигнального входа фазометра, управляющему входу ключа и к первому входу схемы И, второй вход которой соединен с выходом третьего переклю-! 45 чателя, первый вход которого подсоединен к выходу источника опорного напряжения, а второй — к корпусу, выход схемы И подсоединен ко входу индикатора наличия неоднородности, выход схемы автоматической регулировки усиления подключен ко второму входу коммутатора, сигнального входа фазометра, первый вхоц которого подсоединен к выходу усилителя мощности, выход коммутатора подсоединен к сигнальному входу фаэометра, выход которого подключен к сигнальному входу ключа, а выход последнего соединен со входом измерения фазы блока регистрации амплитуды и фазы сигнала.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемой установки.

Установка содержит генератор 1 периодических сигналов, усилитель 2 мощности, излучатель 3 электромагнитного 65 поля, фазовращатель 4, аттенюатор 5, приемник 6 поля, предварительный усилитель 7 с согласующим устройством, схема 8 вычитания, избирательный усилитель 9, делительное устройство 10, первый 11, второй 12 и третий 13 спаренные переключатели режимов работы, схема 14 АРУ, ПУ 15, источник 16 ЬпорМого, напряжения, индикатор 17 уровня сигнала, схема 18 И, индикатор 19 наличия неоднородности, коммутатор

20 сигнального входа фаэометра, фазометр 21, ключ 22, блок 23 регистрации амплитуды и фазы сигнала.

Установка для моделирования электромагнитного поля работает .следующим образом.

В бассейне с иммитатором среды излучателем создается первичное элект- ромагнитное поле . Питание излучателя

3 осуществляется от генератора 1 пе" риодических сигналов через усилитель

2 мощности. Приемник 6 преобразует значение измеряемой составляющей век- . тора напряженности магнитного (или электрического) поля в электрический сигнал, который усиливается предварительным усилителем 7.

При нахождении спаренных переключателей 11, 12 и 13 режимов работы в положении 2, т. е. в положении, соответствующем режиму измерение суммарного поля, выход предварительного усилителя 7 с согласующим устройствам .через первый переключатель 11 подсоединяется ко входу измерения амплитуды блока 23 регистрации амплитуды и фазы сигнала, наводимого в приемнике 6 суммарным (первичное плюс вторичное) значением измеряемой составляющей электромагнитного поля. В рассматриваемом режиме работы установки выход предварительного усилителя 7 с согласующим устройством одновременно подсоединен через второй переключатель 12 режимов работы ко входу схемы 14 АРУ и входу ПУ 15. Выход схемы 14 АРУ через коммутатор 20 сигнального входа фазометра подключен к сигнальному входу фазометра 21, выходной сигнал которого через ключ 22 подается на вход измерения фазы блока 23 регистрации амплитуды и фазы сигнала.

При амплитуде сигнала на выходе предварительного усилителя 7, достаточной для нормальной работы схемы

14 АРУ, ПУ 15, выход которого одновременно подсоединен ко входу управления коммутатора 20 сигнального входа фазометра, одному из входов схемы .

18 И, индикатору 17 уровня сигнала и. сигнальному входу ключа 22, через коммутатор 20 подключает выход схемы 14

АРУ к сигнальному входу фазометра 21, а выход последнего через ключ 22 — ко входу измерения фазы блока 23 регистрации амплитуды и фазы сигнала. При этом измеряется и регистрируется эна737905 чение разности фаэ между суммарным значением измеряемой составляющей электромагнитного поля и напряжением питания излучателя 3, которое используется в качестве опорного.

При значении сигнала на выходе предварительного усилителя 7 с согласующим устройством, меньшем минимально необходимого для нормальной работы схемы 14 АРУ, срабатывает Пу 15, подсоединяя через коммутатор 20 сигнального входа фаэометра выход .усилителя

2 мощности к сигнальному входу фазометра 21 и засвечивает индикатор 1/ уровня сигнала, информирующий о том, что сигнал на выходе приемника 6 поля меньше минимально допустимого.

При этом выход фазометра 21 через ключ 22 отсоединяется от блока 23 регистрации амплитуды и фазы сигнала.

При нахождении спаренных переключателей 11, 12 и 13 в положении 1, 20 что соответствует режиму измерение аномальных полей, на вход измерения амплитуды блока 23 регистрации амплитуды и фазы через первый переключатель 11 режимов работы поступа- д5 ет сигнал с выхода делительного устройства 10.

На вход делителя делительного устройства 10 через усилитель 2 мощности подсоединен генератор 1 периодических сиг налов .

Выходной сигнал усилителя 2 мощности одновременно поступает и на фазовращатель 4, а далее, через аттенюатор 5, на один иэ входов схемы 8 вычитания, на другой вход которой подается напряжение с предварительного усилителя 7 с согласующим устройством.

Сигнал с выхода схемы 8 вычитания после усиления избирательным усилителем 9 поступает на вход делимого дели- " тельного устройства 10.

С помощью фаэовращателя и аттенюатора 5 посредством установки минимального сигнала на выходе схемы 8 вычитания в отсутствии в зоне поиска анома- 45 лии осуществляется компенсация первичного электромагнитного поля в точках приема.

При перемещении каретки с датчика" ми вдоль выбранного профиля исследо- Я ваний, в случае, если .в зоне поиска расположена аномалия, вторичное поле последней обуславливает возрастание на выходе схемы 8 вычитания сигнала, который после избирательного усилителя 9 поступает на вход делимого делительного устройства 10. Для непрерывного и точного измерения чисто аномальных полей необходимо обеспечить неизменную во времени степень компенсации мешающего первичного по- О ля в точках приема, т. е. стабильное значение остаточного минимального нескомпенсированного сигнала на выходе схемы 8 вычитания в отсутствие в зоне поиска неоднородностей. Одной 65 из основных причин нестабильности этого сигнала является непостоянство во времени амплИтуды выходного сигнала гейератора 1 и нестабильность па"раметров ус®тителя "2 мощности, что обуславливает погрешности измерений аномальных полей и требует частых проверок уровня компенсации.

В значительной степени снизить эти погрешности и одновременно устранить необходимость в частых проверках уровня компенсации первичного электромагнитного поля позволяет используемое в предлагаемой установке делитель ное устройство 10, которое обеспечи- вает независимость величины остаточного (нескомпенсированного) сигнала от изменений амплитуды выходного на пряжения генератора 1 периодических сигналов и нестабильности параметров усилителя 2 мощности.

Выходной сигнал делительного устройства 10 через переключатель 11 ре- жимов работы поступает на вход изме- рения амплитудй блока 23 регистрации амплитуды и фазы.

При уровне выходного сигнала схемы

8 вычитания, достаточном для нормальной работы схемы 14 АРУ, выходной сигнал последней через коммутатор 20 сигнального входа фаэометра поступает на сигнальный вход Фаэометра 21, выход которого через ключ 22 подсоединяется ко входу измерения Фазы бло,ка 23 регистрации амплитуды и фазы. / .Блок 23 регистрирует сдвиг фазы сиг- ! нала вторичного поля относительно фа зы напряжения re нера тора 1 .

В случае Отсутствия аномалии в зоне поиска, сигнал на выходе схемы 8 вЫчитания недостаточен для нормальной работы схемы 14 АРУ. При этом срабатывает ПУ 15, выходной сигнал которого поступает на один из.входов схем

18 И, на другой вход которой через третий переключатель 13 режимов рабо-. ты поступает сигнал с источника 16 опорного напряжения;" При этом засвечивается индикатор 19 наличия неоднородности, информирующий î ТоМ что в данный момент в зоне поиска неоднородность отсутствует. Ключем 22 отсо- единяется; выход Фазометра 21 от входа измерения фазы блока 23 регистрации амплитуды и Фазы.

При проведении амплитудно-фазовых измерений в у тройствах аналогичного типа отсутствует возможность непрерыв-ного измерения и регистрации фазы сигнала. Это объясяяется тем, что для нормальной работы фаэометра, значение амплитуды напряжения на его сигнальном входе должно лежать в определенных, относительно узких пределах. Предла-

;гаемая установка позволяет производить

-:непрерывные измерения и регистрацию значений фазовых сдвигов, что обеспечивается применением схемы 14 АРУ на сигнальном входе фазометра 21. Если

737905

7 же сигнал на входе схемы 14. АРУ меньше минимально допустимого, то с помощью второго переключателя 12 режимаз работы сигнальный вход фазометра 21 соединяется с его опорным входом. При этом, в зависимости от режима работы установки, загорается индикатор 17 уровня сигнала или индикатор 19 наличия аномалии, а выход фазометра 21 с помощью ключа 22 отсоединяется от входа измерения фазы блока 23 регистра.ции амплитуды и фазы сигнала. Этим

" йсклю4аются погрешности измерения фазы и дополнительно дается информация " о причинах нулевых показаний фазометра.

Предлагаемая установка может быть использована при проведении модель:ных исследований различных вариантов пойсковых систем разведочной геофизи- = ки", содержащих электрический йлй маг- нйтный излучатель первичного электро- 2{) магнитногб поля и приемник в виде од-, ного приемного элемента или диффе ренциального приемника электрического (магнитного) поля.

У.тановка обеспечивает йроведение

" непрерывных во времени амплитудно-фазовых измерений в двух режиМах: с электрической комйенсацией "сигнала, обусловленного первичным электромаг " Иитным полем в точках приема, и без нее.

Формула изобретения

Установка,для моделирования элект" ромагнитного поля, содержащая бассейн "из=непрбводящего немагнитйого-матери ала, координатное устройство с кареткой для крепления датчиков, блок автоматического перемещения каретки, 40 генератор периодических сигналов, уси= "лйтель мощности, излучатель электромагнитного поля, приемник, предва. рйтельный усилигель"c" согласующим устройством, Фазовращатель, аттенюа- 4 тор, схему вычитания, блок регистрации," причем выход генератора через усилитель мощности одновременно подключен-к излучателю и входу фазовра щателя, выход которого соединен с

МЖЯ(ом аттенюатбра,- "подсоединенного на один из входов схемы вычитания, ко второму входу которой через предварительный усилитель с согласующим устройством подключен приемник поля, о т л и ч а ю щ,а я с я тем, что, с целью повьыения точности и автоматизации измерений н расширения функциональных возможностей установки, - "Она дополнительно содержит избирательный усилитель, делительное уст- 60 ройство, три спаренные переключателя режимов работы, фазометр, коммутатор сигнального входа фазометра, схему автоматической регулировки усиления„ пороговое устройство, схему И, источник опорного .напряжения, индикатор уровня сигнала, индикатор наличия неоднороднбсти и ключ, причем выход схемы вычитания одновременно подключен ко входу избирательного усилителя и к первому входу второго переключателя режимов работы, второй вход которого одновременно соединен с выходом предварительного усилителя и с вторык входом первого переключателя, выход избирательного усилителя подсоединен ко входу делимого делительного устройства, вход делителя которого подключен к выходу усилителя мощности, а выход — к первому входу первого переключателя, выход которого соединен со входом измерения амплитуды блока регистрации, выход второго переключателя одновременно подсоединен ко входу схемы автоматической регулировки усиления и входу порогового устройства, выход которого одновременно подключен к индикатору уровня сигнала, управляющему входу коммутатора сигнального входа фаэометра, управляющему входу ключа и к первому входу схемы И, второй вход которой соединен с выходом третьего переключателя, первый вход которого подсоединен к выходу источника опорного напряжения, а второй — к корпусу, выход схемы И подсоединен "ко входу индикатора наличия неоднородности, выход схемы автоматической регулировки усиления подключен

Ко BTopoMy вхбду коммутатора сигнального входа фазометра, первый вход которого подсоединен к выходу усилителя мощности, выход коммутатора подсоединен к сигнальному входу фазометра, выход которо о подключен к сигнальному входу ключа, а выход последнего соединен со входом измерения фазы блока регистрации.

Источники информации, принятые Во внимание при экспертизе

1,Хабибулов P. К., Дикгоф Ю. А., Поляков Ю. В. Методика аппаратуры и интерпретация геофизических наблюдений. Казань, КГУ, вып. 4, с. 22-27.

2. Gupta Sarma Р, Haru V.М. A

study of some effects of covducting

host rocks with à new modest ing

apparatus Geophysics, 36, 9 1, 1971, р, 166-183.

3, Gaur.V. К., Verma .О. Р., Gupta С, P. - Enhancement of e0ectromagnits апощаИез by à conducting

overburden Geophysicat Prospecting

ЙО, 9 3, 1972, р. 580-604 (прототип).

737905

Составитель -B. Зверев

Техред Н.Бабурка КорректорМ. Вигула

Редактор Е. Дорошенко

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

Заказ 2564/7 Тираж 649 Подписное

ЦНИИПИ Государствеиного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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