Устройство для аэроэлектроразведки

 

CoIo3 Соеетсннк

Сецналнстичесмни

Реснублик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ ВТИЛЬСТВУ (6f) Дополннтельное к авт. свмд-ву (22) Заявлено 280679 (23) 2785869/18-25 (51) М с присоединением заявим Йо (23) Приоритет

G 01 Ч 3/16

Государственный комнтет

СССР

IIo делам нзобретеннй н открытий

Опубликовано 07,0481,. Бюллетень Й9 13

Дата опубликования описания 100481 (53) ЧВ 550.837 (088.8) .(11) Заявмтель

Ленинградский ордена Ленина и ордена Трудового КрасНо

Знамени государственный университет им. A.A.Æäàíoâà (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АЭРОЭЛЕКТРОРЛЗВЕДКИ

Изобретение относится к области аэроэлектроразведки с использованием электромагнитных полей радиостанций

СДВ и CB диапазонов частот. Оно может быть применено для определения электрических параметров среды в целях геологического картирования и поисков полезных ископаемых, а также решения задач радионавигации и распространения радиоволн.

Известны устройства для измерения горизонтальной составляющей электрического поля, применяемые при наземных электроразведочных работах: проволочные, заземленные и неэаземленные, антенны различной конструкции, индуктивные датчики. специальные приемные линии, подключенные к . эаэемпителям или плоским емкостным электродам (1) . 20

Основная трудность измерения горизонтальной составляющей электрического поля Е радиостанций выэваХ на тем, что величина Е к в десятки— сотни раз меньше вертикальной составляющей Е . Поэтому известные устройства неприменимы для аэроэлектроразведки, так как при жестком креплении датчиков к летательному аппарату выходное напряжение их практи- З0 чески определяется только .степенью отклонения датчика от горизонта. для неискаженного приема Е„ необходимо выдержать горизонтальный полет с точностью до сотых долей градуса, что практически невозможно. Принудительное удержание датчика в горизонтальной плоскости, например с помощью гировертикали и силового следящего привода(гироплатформы) недостаточно. для измерений Е„, так как при использовании в качестве носителя самолета на величину выходного напряжения влияет положение плоскости и фюзеляжа относительно антенны.

Известно устройство для измерения горизонтальной составляющей переменного электрического поля, которое состоит из размещенных на летательном аппарате измерительного блока, горизонтальной проволочной антенны и вертикальной штыревой антенны. Горизонтальная антенна имеет на конце конусный парашют и буксируется летательньве аппаратом. Сигнал с горизонтальной антенны поступает в канал E„ измерительного блока, с вертикальной — в канал Е . Сигнал с горизонтальной антенны усиливается и поступает на Фаэочувствительный детектор.

819779

Опорным напряжением для детектора служит усиленный и повернутый по фазе на .90О сигнал канала E, )2(.

Л

Недостатком известного устройства является узкая область применения его вследствие ограничений, накладываемых на диапазон используемых частот и технические условия проведения измерений. Напряжение на выходе детектора не зависит в определенных пределах от взаимного положения летатель-1О ного аппарата и горизонтальной антенны, которое изменяется, например, при. тангаже самолета. Оно определяется неполной горизотальной составляющей электрического поля Е, а только мнимой компонентой ее Э „Е>. Последняя ,не позволяет однозначно определять эффективные электропроводность б и диэлектрическую проницаемость 6 сре ды.В реальных условиях величинуЗ„,Е„ можно использовать только для опре- 29 деления В на.частотах Сд — диапазона.

Кроме того, применение в известном устройстве буксируемой длинной несимметричной антенны накладывает д5 ограничения на высоту полета и вызывает дополнительный неучитываемый фазовый сдвиг между сигналами на выходе горизонтальной и вертикальной антенн за счет разнесенности их электрических центров. Последний растет пропорционально частоте и в ДВ-СВ диапазонах вносит в результаты измерений недопустимо большую погрешность, Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для аэроэлектроразведки, содержащее размещенные на ле- 49 тательном аппарате измерительный блок и две антенны, введены блок стабилизации антенн в горизонтальной плос.кости, соедйненный с одной из антенн, и блок обработки сигналов, причем обе антенны через блок обработки сигналов подключены к измерительному блоку.

Кроме того, одна из антенн выполнена поворотной, а другая — горизонтальной, жестко закрепленной относительно корпуса летательного аппарата. Каждая антенна содержит два рабочих электрода, в полости которых размещены усилители, штанги и дифференциальный блок. При использовании устройства на летательном аппа- рате типа самолета в качестве блока обработки сигналов применяется сумматор.

На фиг. 1 показана блок-схема уст- QQ ройства, установленного на летательном аппарате, на фиг. 2 — блок-схема антенны. устройство смонтировано под фюзеляжем летательного аппарата 1. Ан- ф5 тенна 2 жестко связана с корпусом и занимает строго горизонтальное положение только при горизонтальном полете. Антенна 3 укреплена на валу редуктора, исполнительного электродвигателя блока стабилизации 4, управляемого следящим приводом от гидровертикали 5, которая при кренах самолета принудительно удерживает эту антенну в горизонтальной плоскости.

Обе антенны подключены к блоку обработки сигналов б. Выход последнего соединен с измерительным блоком 7.

Обе антенны имеют идентичную конструкцию. Каждая антенна (фиг. 2) состоит из двух полых рабочих электродов 8, двух антенных усилителей 9, расположенных внутри электродов, металлических трубчатых штанг 10 и дифференциального блока 11. Рабочий электрод имеет днище 12 из изоляционного материала, герметически закрывающего полость электрода. Вход антенного усилителя подключен к электроду, общие шины усилителей соединены со штангой, выход — с изолированным проводом, проходящим внутри штанги. Дифференциальным блоком служит симметрирующий трансформатор или дифференциальный усилитель. Такая антенна имеет максимальную действующую длину при заданной ее геометрической длине и может крепиться к металлическим конструкциям без использования изоляционных материалов.

Устройство работает следующим образом.

Сигналы антенны 2 и 3, в которых помимо полезной части присутствуют добавочные напряжения за счет вертикальной составляющей Е, возникающие при крене летательного аппарата, поступают на блок согласованной обработки этих сигналов б, алгоритм преобразования которого задается так, чтобы взаимно компенсировать добавочные напряжения в сигналах этих антенн и осуществить таким образом-независимость выходного сигнала, подаваемого на измерительный блок 7, от воздействия вертикальной составляющей поля. .Сигналы на выходах антенн 3 и 2 соответственно равны

К (Е Cos д " AE S i и Т), 0 = K<(E>Cos Э + E S in ) > где К и К вЂ” коэффициенты, численно равные произведению действующей длины антенны, коэффициентов передачи антенного усилителя и дифференциального блока;

A — постоянная, зависящая от места расположения yñòðîéства между крыльями и хвостовым оперением самолета и определяемая экспериментально; — угол крена самолета.

819779

Благодаря отнотипной (по Sing) функциональной зависимости добавочных напряжений в антеннах от Е и одновременно противоположной по знаz ку в разных антеннах функция блока согласованной обработки сигналов упрощается до суммирования сигналов

0„ и 0 с разными весовыми коэффициентами. Действительно, сумма 0 и 0 равна

0 = 0„+ 0 = (К, + К ) Е « g +

+ (К - ЯК,)E Sing (г)

Если коэффициенты К„ и К выбрать таким образом, чтобй выполнялось равенство

К АК„ (3) 15 то напряжение U> окажется равным

0 = (К + К2) Е> Cosg, (4) или с погрешностью 1,5% при p(10

U (К + К2.)ЕХ- (5)

Следовательно, напряжение на выходе устройства пропорционально горизонтальной составляющей эле*трического поля и практически не зависит от угла крена.

Устройство позволяет производить измерения модуля и фазы, реальной и мнимой компоненты горизонтальной составляющей переменного электрического 30 поля Е в воздухе с использованием летательного аппарата. По составляющей Е> измеренной совместно с другими составляющими электромагнитного поля, например вертикальной, возможно однозначное определение эффективных электропроводности 6 и Э диэлектрической проницаемости Я горных пород. устройство, позволит реализовать азроэлектрораэведочный способ определения d и я, имеющий существенно большую экономическую эффективность, чем аналогичные наземные способы.

Значительное увеличение диапазона используемых частот расширит возможности и азрогеофианческой съемки, -поскольку окажутся возможными многочастотные измерения, позволяющие исследовать геоэлектрический разрез на различных глубинах, классифицировать полученные аномалии и т.д. формула изобретения

1. Устройство для аэроэлектроразведки, содержащее размещенные на летательном аппарате измерительный блок и две электрические антенны, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, оно содержит блок стабилизации положения одной из антенн в горизонтальной плоскости и блок обработки сигналов, причем .обе антенны через блок обработки сигналов подключены к измерительному блоку.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что одна из антенн выполнена поворотной, а другая — горизонтальной, жестко закрепленной относительно корпуса летательного аппарата.

3. Устройство по п. 1, о т л ич а ю.щ е е с я тем, что каждая антенна содержит два электрода, в полости которых размещены усилители, штанги и дифференциальный блок.

4. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок обработки сигналов выполнен в виде сумматора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Вишняков A.Ý.,Вишняков К.А.

Возбуждение и измерение полей в электрораэведке. Л., "Недра",. 1974, с. 75-115.

2. Патент США В 3763419, кл. G 01 Ч 3/16, опублик. 1973 (прототип).

819779! !

/

/ (- — ) 1

Тираж 732 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 1385/27 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

0оставитель Q. Зверев

Редактор О. Филиппова Техред T.Маточка, Корректор Г. Назарова