Устройство для обнаружения неоднородностей в массиве горных пород

 

Союз Саевтсмнк

Соцналмстнческнк

Республик (1)855584

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВЧОРСКОНУ СВ ЕТИЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 2911,79 (21) 2846217/18-25 (51)М. Кд З с присоединением заявки Но

G 01 V 3/10

Государственный .комитет

СССР ио Аелэм изобретений и открытий (23) Приоритет (53) УДК 550.838 (088.8) Опубликовано 150881. Бюллетень М 3о

Дата опубликования описания 150881

А.А. Иванов, Н.A. Нейбергер, В.Г. Стец ко и Ю.Т. Власов !

1

Днепропетровский ордена Трудового Красного. институт им. Артема, .М. С. Пушкарь ! (72) Авторы изобретения!. Знамени горный

"= " - =--=( (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ НЕОДНОРОДНОСТЕЙ

В МАССИВЕ ГОРНЫХ ПОРОД

Изобретение относится к бесконтактному поиску скрытых неоднородностей путем снятия амплитудно-частотных и фаэо-частотных характеристик исследуемого массива и может быть исполь- зовано при производстве земпяных работ для обнаружения подземных коммуникаций.

Известно устройство для обнаружения неоднородностей, содержащее блок формирования синусоидального сигнала, излучакщую и приемные антенны, избирательный усилитель н измеритель амплитуды (1J.

Недостатками такого устройства являются сложность его конструкции, ограниченная область использования для поиска только электропроводящих неоднородностей и невозможность использования известного устройства для обнаружения неоднородностей иэ диэлектрического материала.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для обнаружения неоднородностей, содержащее излучающую и измерительную антенны, преобразователь, соединенный Первым входом с измерительной ан- тенной, блок формирования двух час.тотно-модулированных сигналов с постоянной разностью частот, соединенный первым. выходом с иэлучакщей антенной и вторым выходом с вторым входом преобразователя, последовательно соединенные измерительный усилитель и измеритель амплитуды, соединенные с выходом преобразователя. Известное устройство обеспечивает обнаружение эон с резкими изменениями электроводности в исследуемом массиве, например, наличие металлических коммуникаций 2) .

Недостатком известного устройства является то, что оно не обеспечивает обнаружение зон .с различной диэлектрической проницаемостью, например, наличие неметаллнческих коммуникаций. Кроме того, устройство име. ет невысокую помехозащищенность.

Цель изобретения — расширение функциональной возможности эа счет обнаружения неоднородностей с разными диэлектрическими свойствами и повькаение помехозащищенности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для обнаружения неоднородностей в массиве горных пород, содержащее излучающую и измерительную антенны, преобразователь, соединенный первым входом с измери855584 тельной антенной, блок формирования двух частотно-мрдулированных сигналов с постоянной разностью частот, соединенный первым выходом с излучающей антенной и вторым выходом с вторым входом. преобразователя, последовательно соединенные избирательный усилитель и измеритель амплитуды, соединенные с выходом преобразователя, дополнительно введены соединенные последовательно второй преобразователь, второй избирательный уси-, литель и фаэомет"р, причем входы второго преобразователя соединены с выходами блока формирования двух частотно-модулированных сигналов, а второй вход фазометра соединен с выходом измерителя амплитуды.

На чертеже показана принципиальная схема устройства.

Схема устройства содержит блок

1 формирования двух частотно-модулированных сигналов с постоянной разностью частот, один выход которого соединен с излучающей антенной 2, а второй выход соединен с преобразователем 3, выход которого соединен через избирательный усилитель 4 с измерителем 5 амплитуды, а вход с измерительной антенной 6. Выходы блока 1 формирования двух частотно-модулированных сигналов соединены со входами дополнительно установленного преобразователя 7, выход которого соединен через избирательный усилитель 8 с одним иэ входов фазометра

9, а второй вход фазометра соединен с измерителем 5 амплитуды. Блок 1 формирования двух частотно-модулированных сигналов состоит из перестраиваемого по частоте генератора 10, соединенного с двумя параллельными частотными каналами, каждый из которых состоит из преобразователя 11, фильтра 12 нижних частот и широкополосного усилителя 13. Прн этом вход генератора 10 соединен через коммутатор с блоком 14 автоматического управления частотой нли с конденсатором 15 переменной емкости ручной установки частоты, а преобразователи

11 соединены с кварцевыми генераторами 16.

Устройство работает следующим образом.

Блок 1 формирования двух частотно-модулированных сигналов на излучающую антенну 2 подает частотно-мо- дулированный сигнал-, который создает в окружающем пространстве частотномодулнрованное электромагнитное поле.

Это поле, проходя через массив горных пород, индуцирует в них вихревые токи, которые, в свою очередь, создают вторичное частотно-модулированное электромагнитное поле, амплитуда и фазовый сдвиг которого зависит как от электрических свойств массива горных пород, так и от имеющихся в нем неоднородностей, например, подземные коммуникации, локальные металлические и неметаллическиепредметы и т.д. Вторичное частотно-модулированное электромагнитное поле принимается измерительной антенной 6, сигнал с которой поступает на преобразователь 3. На этот же преобразователь поступает частотно-модулированный сигнал с блока 1 формирования © двух частотно-модулированных сигналов. ,Преобразователь 3.преобразует два. частотно-модулированных сигнала в сигнал промежуточной частоты час}5 тота которого остается постоянной во всем диапазоне изменения частот излученного: антенной 2 электромагнитно,1 о поля),. Промежуточный сигнал выделяется избирательным усилителем 4 и

;И} подается для измерения на измеритель

5 амплитуды.

Одновременно с выходов блока 1 формирования двух частотно-модулированных сигналов сигналы подаются на преобразователь 7, который преобразует их в сигнал промежуточной частоты, фаза которого не зависит от электрических свойств массива горных пород. Этот сигнал выделяется избирательным усилителем 8 и подается на фазометр 9. Одновременно на фаэометр 9 подается сигнал с измерителя

5 амплитуды. Фазометр 9 измеряет, разность фаз между первично иэлученным и вторично частотно-модулированЗ5 ными электромагнитными полями.

Выполненное таким образом устройство обеспечивает получение информации об исследуемом массиве горной породы по трем параметрам: по текущему

4О значению частоты в заданном диапазоне, по амплитуде вторичного электромагнитного поля, характернзукщей проводимость исследуемого массива и укаэывакщей на наличие зон с резкими

4 изменениями электропроводности,например, металлических коммуникаций в исследуемом массиве, по сдвигу фаз между первичным и вторичным электромагнитными полями, характеризующему диэлектрические свойства исследуемого © массива и указывающего на наличие зон с резкими изменениями диэлектрической проницаемости, например, на наличие

-неметаллических коммуникаций.

Применение устройства позволяет снизить трудозатраты при геологоразведочных работах за счет исключения работ по бурению щурфов и скважин для взятия проб исследуемого массива, повысить эффективность инженерных

Q} изысканий под строительство зданий и сооружений эа счет возможности обнаружения металлических и неметаллических неоднородностей, находящихся в зоне строительной площадки, что исключает возможность повреждения

В55584

Формула изобретения

Составитель В. Майоршин

Редактор Л.Повхан Техред X. «астелевич корректор В. Синицкая

Заказ 6901/65 Тираж 732 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытнй

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 подземных коммуникаций земперойными механизмами, а также позволяет производить работы при наличии высОких индустриальных помех (линий электропередач, трансформаторных подстанций, контактных сетей городского транспорта, коммутационных переходных процессов при включении и выключении потребителем электроэнергии и т.п.) за счет избирательного выделения полезного сигнала иэ общего диапазона (спектра) частот.

Устройство для обнаружения неоднородностей в массиве горных пород,содержащее излучающую и измерительную антенны, преобразователь, соединенный первым входом с измерительной антенной, блок формирования двух частотно-модулированных сигналов с постоянной разностью частот, соединенный первым выходом с излучающей антенной и вторым выходом с вторым входом преобразователя, последовательно соединенные избирательный усилитель и измеритель амплитуды,соединенные с выходом преобразователя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью расширения функциональным воз5 можностей за счет обнаружения неоднородностей с различными диэлектрическими свойствами и повыаения помехозащищенности, в него дополнительно введены соединенные последовательно второй преобразователь, второй избирательный усилитель и фазометр, причем входы второго преобразователя соединены с выходами блока формирования двух частотно-модулированных сигналов, а второй вход фаэометра соединен с

f5 выходом измерителя амплитуды.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

26. 9 656012, кл. 01 Ч 3/10, 1976.

2. Мороз И.П.. и др. Моделирование электродинамических процессов в неоднородных проводящих средах. К., "Наукова думка", 1975, с. 15 (прототип).