Способ измерения направления большойполуоси эллипса поляризации магнитнойнапряженности электромагнитного поляи устройство для его осуществления

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик ин805231

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (53)М. Кл.З (22) Заявлено 260379,(21) 2742518 j18-25 с прi соединением заявки ¹ (23) Г1риоритет

G 01 V 3/12

Государственный комитет

ССС P яо делам изобретений и открытий

Опубликовано 150231. Бюллетень Hо 6 (53) УДК 538. 569 (088. 8) Дата опубликования описания 170281 (72) Авторы изс бретения

В. И. Заманский, К. И. Рогожников, А Ц пархоменко и В. A.màðîíþê

Щ," ;. :.,,)" "..„", -.. . ленинградский ордена ленина кораблестроитет ьнь1@.инстйф (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРАВЛЕНИЯ БОЛЬШОЙ ПОЛУОСИ

ЭЛЛИПСА ПОЛЯРИЗАЦИИ МАГНИТНОЙ НАПРЯЖЕННОСТИ

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к геофизической электромагнитной разведке и может быть использовано для поиска открытых металлических предметов в малопроводящих н непроводящих средах.

Известен способ измерения элементов эллипса поляризации для геофизи,ческой разведки, заключающийся .в том, что токонесущий кабель, расположенный на поверхности земли, создает электромагнитное поле в обследуемом пространстве. В результате сложения этого поля с полем проводящей неоднородности суммарное поле оказывается электрически поляризованным. Данное устройство измеряет полуоси эллипса поляризации, а по величине полуосей эллипса вычисляется их угловое положение (1).

Недостатком известного способа является то, что определить направление осей эллипса поляризации электромагнитного поля, т.е. направление на металлическое тело или включение, можно только путем вычислений, что снижает скорость поиска.

Известен также способ измерения углового положения полуосей эллипса поляризации магнитной составляющей переменного электромагнитного поля, ЗО который заклюиается в воздействии электромагнитного поля на исследуемый обьект, двухканальном приеме, усилении, фазочувствительном детектировании суммарного напряжения с антенн, вызванного первичным и вторичным полем, обработке полученных сигналов и автоматической ориентации в пространстве приемных антенн до совпадения направления оси одной иэ приемных рамок с направлением оси эллипса поляризации. Направление большей полуоси эллипса поляризации определяется по углу поворота антенн относительно положения, соответствующего реперной точке.

Устройство, осуществляющее этот способ, содержит две ортогональные приемные рамки, квадратурный .Аазовращатель, входной коммутатор, подкл.оченный к квадратурному фазовращателю и ко второй приемной рамке, и синхронный с ним выходной коммутатор, подсоединенный к амплитудным дете.сторам измерительных приборов, взаимосвязанных избирательным усилителем, который соединен с фазочувствительным детектором, подключенный через дополнительный усилитель частоты ком805231 мутации и синхронный детектор ко входу следующей системы. f21

Недостатком известного способа и устройства, его реализующего, является неббходимость механического вращения системы приемных антенн, что снижает скорость и точность измерений а также усложняет конструкцию устройства за счет наличия двигателя, под.вижных антенн, следящей системная. Это, ведет к увеличению потребления энергии, к трудностям герметизации при подводном поиске, к сложности электрической связи подвижной антенной системы с электронной частью устройства и затрудняет отсчет угла наклона большой полуоси эллипса поляризации по положению антенн относительно положения, соответствующего реперной точке, в случае использования выносной антенной системы.

Цель изобретения — повышение скорости и точности непосредственного измерения углового положения большой полуоси эллипса поляризации магнитной напряженности электромагнитного поля.

Указанная цель достигается тем, что в способе измерения направления большой полуоси эллипса поляризации магнитной поляризации электромагнитного поля, заключающегося в воздействии электромагнитного поля на ис- . следуемый объект, двухканальном приеме, усилении, фазочувствительном детектировании, коммутации и фильтрации сигналов, наведенных в приемных антеннах от первичного и вторичного электромагнитных полей, после фазочувствительного детектирования производят подавление сигнала-от первичного поля, а положение большой полуоси определяют по фазе первой гармоники сигнала, полученной в результате коммутации сигналов в следующей последовательности: сигнал со второй антенны, сигнал с первой антенны, инвертированный сигнал со второй антенны, инвертированный сигнал с первой антенны, сигнал са второй антенны и т.д.

Такой способ может быть осуществлен устройством, содержащим жестко скрепленные излучающую и две ортогональные приемные антенны, генератор излучения, подключенный к излучающей антенне, два приемных канала, подключенным к выходам приемных антенн и состоящим из последовательно соединенных усилителя и фазочувствительного детектора, опорные входы„ которых подключены к выходу генератора излучения, коммутатор и последовательно соединенные избирательный усилитель и фазометр, которое снабжено генератором частоты коммутации и двумя дифференцирующими цепочками в каждом из приемных каналов, подключенными между фазочувствительными детекторами и коммутатором, «ри этом выход генератора частоты коммутации подключен к входу управления коммутатора и опорному входу фазометра.

На фиг.1 изображена форма напря5 жения на выходе коммутатора. на

I фиг.2 — структурная схема устройства.

Способ измерения направления большой полуоси эллипса поляризации

1О магнитной напряженности электромагнитного поля состоит в следующем.

В приемных антеннах поискового устройства возникают напряжения, обусловленные первичным и вторичным

35 электромагнитными полями. Эти напряжения детектируются фазочувствительными детекторами и поступают на дифференцирующие цепи, на выходах которых через некоторое время после вклю ц чения устройства устанавливаются нули. При движении устройства в месте расположения объекта поиска на выходе дифференцирующих цепей появляются напряжения е,„„ и е„„, пропорцио 5 нальные проекциям вектора магнитной напряженности Н на оси антенн:

Е „„- r Н,„COS о(;.

И) е, =тн,„э и к > где oC — угол наклона вектора магнитной напряженности в плоскости ортогональных приемных антенн; коэффициент пропорциональности (чувствительность )

Угол QC определяется выражением

35 еС -с с Фд — (2) е,„„

Если произвести коммутацию выпрямленных сигналов антенн в последовательНОСТИ 82 i e1 И Т Д2 то получится напряжение U представленное на фиг.1.

Первая гармоника U разложения в раде Фурье напряжения U определяется выражением:

2 2 . 2 II и„- Е„ Е2 Sin(т 4t Р) где — фазовый сдвиг первой гармоники напряжения О относительно напряжения коммутации.

5О Этот фазовый сдвиг определяется выражением Р=огс ц (4)

Сравнивая выражения (2 ) и (4 ) видим, что P =- с, т.е. фазовый сдвиг первой гармоники напряжения, полученного путем коммутации выпрямленных сигналов с антенн, точно соОтветствует углу наклона вектора маг60 нитной напряженности электромагнитного поля в плоскости ортогональных антенн.

Фазометр, стоящий на выходе избирательного усилителя, включенного б5 после коммутатора, непосредственно

805231

Формула изобретения

Способ измерения направления большой полуоси эллипса поляризации магнитной напряженности электромагнитного поля, заключающийся в воздействии электромагнитного поля на

15 исследуемый объект, двухканальном приеме, усилении, фазочувствительном детектировании, коммутации и фильтра-. ции сигналов, наведенных в приемных антеннах от первичного и вторичного

2О электромагнитных полей, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью увели-. чения скорости и точности определения углового положения большой полуоси эллипса поляризации, после фазо- чувствительного детектирования производят подавление сигнала от первичного поля, а положение большой полуоси определяют по фазе первой гармоники сигнала, полученной в,результате коммутации сигналов в следующей посЗО ледовательности: сигнал со второй антенны, сигнал с первой .нтенны, инвертированный сигнал со второй антейны, инвертированный сигнал с первой антенны, сигнал со второй антенны

35„-тд.

2. Устройство для осуществления способа по п.1, содержащее жестко скрепленные излучающую и две ортогональные приемные антенны, генератор

® излучения, подключенный к излучающей антенне, два приемных канала, подключенных к выходам приемных антенн и состоящих из последовательно. соединенных усилителя и фазочувствительного

4 детектора, опорные входы которых подключены к выходу генератора излучения, коммутатор и последовательно соединенные избирательный усилитель и фазометр, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено генератором частоты коммутации и двумя дифференцирующими цепочками в каждом из приемных каналов, подключенными между фазочувствительными детекторами и коммутатором, при этом выход генераму входу фазометра.

Источники информации, принятые во вни .ание при экспертизе щ 1. Авторское свидетельство СССР

Р 132345, кл. G 01V3/10, 1960.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 176334, кл. G 01 V 3/10, 1965 (прототип). указывает угловое положение большой полуоси эллипса поляризации в координатных приемных ортогональных антенн, т.е. направление на объект поиска, по которому корректируется курс движения устройства поиска.

Устройство, реализующее данный способ, содержит генератор излучения

1, излучающую антенну 2, ортогональные приемные антенны 3 и 4, жестко связанные с излучающей, усилители

5 и 6, биполярные синхронные детекторы 7 и 8, управляемые генератором излучения, дифференцирующие цепочки

9-12, генератор частоты коммутации

13„ коммутатор 14, избирательный усилитель 15, фазометр 16.

Устройство работает следующим образом.

Излучающая антенна 2, возбуждаемая переменным током генератора излучения 1, создает в окружающем пространстве электромагнитное поле. Сигналы е и е с ортогональных, жестко скрепленных с излучающей антенной, приемных антенн 3 и 4 усиливаются усилителями 5 и 6 и поступают на сигнальные входы биполярных синхронных детекторов 7 и 8, на выход управления которых подается напряжениЕ от генератора излучения. Синхронные биполярные детекторы одновременно формируют напряжения е, те .

Вследствие жестиaro скрепления излучающей и приемной антенн постоянное по амплитуде и фазе напряжение когерентной помехи прямой связи, являясь постоянным напряжением на выходе синхронных детекторов, задерживается дифференцирующими цепями 9-12, а изменяющиеся во времени движения устройства в районе поиска напряжения сигналов от объема поиска поступают на сигнальные входы коммутатора 14, на входе управления подается напряжение с генератора частоты коммутации 13. Коммутатор формирует последовательность импульсов е ; е,-e }-e„e

1 1 Ю2 и т.д., которая усиливается избирательным усилителем 15, выделяющим сигнал с частотой коммутации. Фазометр 16 производит измерение угла фазового сдвига напряжения сигнала частоты коммутации с выхода избирательного усилителя относительно напряжения генератора частоты коммутации 13.

Измеренный фазометром угол равен направлению большой полуоси эллипса поляризации магнитной составляющей электромагнитного поля в координатах ортогональных приемных антенн и соответствует направлению на объект поиска.

Преимуществом способа измерения направления и устройства для его осуществления является большая скорость и точность непосредственного определения углового положения большой полуоси эллипса поляризации при неподвижной относительно излучающей антенны системе приемных антенн, упрощение конструкции, повышение надежности устройства, уменьшение потребления энергии, увеливение удобств в обращении с устройством. тора частоты коммутации подключен к входу управления коммутатора и опорно805231

Составитель В. Майормин

Редактор М. Петрова Техред Н. Келушак Корректор И. Муска

Заказ 10879 68 Тираж 743 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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