Устройство для измерения фазовых углов вызванной поляризации

 

© И С А Н И В <ц825301

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДВТИДЬСТВУ

СО303 Соввтсими

Социаяистнчвсиик

Рвснубянн (61) Дояолнятельное к авт. свяд-ву— (5l)N. Кл. (22) Заявлено 26. 02. 80 (21) 2884688/18-21 р с присоединением заявки М—

6 01 R 25/00

3ЬеударетаеыИ кеяктет

CCCP во делан иаабретени11 я еткрытвя (53) УДК621.3! 7. .373(088.8) (23 ) П риоритет—

Опубликовано 23. l0.81 Бюллетень М 39

Дата опубликования описания 25 .10.81 т

Ю.В. Аладинский, Л.3. Бобровников, В.А. Попо,,: .,д;„, МЫ,Щ зйч ;

В.M. Попов и В.В. Сушкевич

8А 7 . р р,;,„

PP+ggr>т": - < московский ордена Трудового Красного Знамени reo5i38 i-,, ;:,„ разведочный институт им. Серго Орджоникидзе (72) Авторы изобретения (71) Заявитель. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗОВЫХ УГЛОВ

ВЫЗВАННОЙ ПОЛЯРИЗАЦИИ

Изобретение относится к импульсной технике и электроизмерениям и может быть применено для измерения. фазовых углов вызванной поляризации (ВП) при геоэлектрораэведке.

Известно устрсйство для измерения фазовых углов вызванной, поляризации, содержащее датчик сигнала, сумматор, блок -усиления и фильтрации сигнала, содержащий избирательные . усилители первой и второй частоты, дифференциальный вольтметр и канал передачи опорного сигнала от генераторного устройства fl).

Недостатком устройства является низкая точность измерений при наличии помех, обусловленная тем, что в этом устройстве требуется возбуждать в земле поле токами одновременно двух частот, в виду чего энергия полезного сигнала перераспределяется пополам между составляющими двух частот. Поэтому увеличение точности измерений связано с необходимостЬю резкого повышения энергозатрат. Кро ме того, в этом устройстве обязательно необходим канал передачи опор-, ного сигнала от генератора к измерителю сигналов.

Известно также устройство для измерения фазового угла вызванной поляризации, содержащее последовательно соединенные приемный датчик сигналов,, сумматор, блок усиления и фильтрации

10 сигналов, измеритель амплитуды и блок управления, а также высокочастотный задающий генератор, выход которого соединен с последовательно соединенными основным и группой промежуточIS ных делителей частоты, а также фазометр, к одному из входов которого подключен выход блока усиления и фильтрации сигналов, а к второму входувыход последнего промежуточного делителя частоты f2).

Недостатком устройства является то, что фазовый угол ВП непосредственно не. измеряется, а вычисляется

875301

35 с исключением результатов двухкратных измерений на двух частотах, что связано с значительным снижением оп ределения фазового yea ВП.

Цель изобретения — повышение точности измерений.

Эта цель достигается тем, что устI роиство для измерения фазовых углов вызванной поляризации, содержащее 10 последовательно соединенные приемный датчик сигналов, сумматор, блок усиления и фильтрации сигналов, измеритель амплитуды и блок управления, а также высокочастотный задающий гене- IS ратор, выход которого соединен с основным делителем частоты, и группу промежуточных делителей частоты, снабжено управляемыми ключами и триггерами по числу промежуточных делителей частоты, дополнительным и вспомогательным делителями частоты, делите-; лем напряжения, распределителем импульсов, блоком запуска, дополнительным триггером, вспомогательным ключом и элементом совпадения, причем первый и второй входы каждого ключа подсоединены к выходам предыдущего делителя частоты, а выход — к входу последующего промежуточного делителя частоты, входы управления ключей соединены с выходами триггеров, первые входы триггеров соединены соответственно с выходами блока управления, а вторые присоединены к выходу блока запуска, выход последнего промежуточного делителя частоты подсоединен через последовательно соединенные дополнительный и вспомогательный делители частоты, выход

40 которого подсоединен к первому входу элемента совпадения, второй вход которогo oe HeH BblxopOM дополнительного триггера, а выход — со входом распределителя импульсов, один из входов дополнительного триггера сое45 динен с выходом распределителя импульсов, а второй - c выходом блока запуска, выходы разрядов распределителя импульсов соединены с соответствующими входами блока управления, вторые выходы последнего промежуточного и дополнительного делителей частоты соединены с двумя входами вспомогательного ключа, выход которого подсоединен к блоку управления и 55 через делитель напряжения к сумматору, а вход управления делителя напряжения соединен с блоком управления.

На чертеже изображена структурная схема устройства.

Устройство содержит датчик 1 сигналов, сумматор 2, блок 3 усиления. и фильтрации сигналов, измеритель 4 амплитуды сигналов, высокочастотный задающий генератор 5, основной делитель 6 частоты, ключи 7, промежуточные делители 8 частоты, дополнительный делитель 9 частоты, вспомогательный делитель IO частоты, вспомогательный ключ 11, триггеры 12, блок 13 управления, распределитель

14 импульсов, делитель 15 напряжения, -дополнительный триггер 16, элемент

17 совпадения и блок 18 запуска.

Устройство работает следующим образом.

В точках, где необходимо измерить фазовый угол вызванной поляризации, сигнал принимается с помощью датчика

l сигнала и через сумматор 2 подается на блок 3 усиления и фильтрации сигналов и измеритель 4 амплитуды.

Величина амплитуды выходного. сигнала измерителя 4 фиксируется или запоминается в блоке 13 управления. На выходе последнего промежуточного делителя 8 частоты получают прямоугольный сигнал с частотой Ю,1 . Этот сигнал через ключ II в первом положении подается на делитель 15 напряжения. По команде из блока 18 запуска срабатывает дополнительный триггер 16, открывающий элемент 17 совпадения и на вход распределителя 14 импульсов поступают импульсы с выхода вспомогательного делителя IO частоты. Частота следования этих импульсов примерно в

10 раэ ниже низкой рабочей частоты.

Эти импульсы с распределителя 14 поступают на блок 13 управления, а затем на входы делителя 15 напряжения, осуществляя ступенчатое поразрядное изменение напряжения на выходе делителя

15 напряжения. Амплитуда суммарного сигнала на выходе измерителя после каждой ступени компенсации запоминается и сравнивается с последующим значением амплитуды сигнала (либо визуально оператором, либо в цифровой форме в блоке управления). После .достижения минимальной амплитуды суммарного сигнала сигналом с последнего разряда распределителя 15 импульсов триггер

16 возвращается в исходное состояние и подача импульсов на распределитель

14 прекращается.

875

301 6 геры 12, добиваясь нулевых (или минимальных) показаний измерителя 4.

Такой метод фазировки в данном устройстве применяется для того, чтобы исключить влияние собственных фазовых сдвигов блока 3 усиления и фильтрации сигналов, величина которых нестабильна.

После окончания процесса фазировки первого вспомогательного сигнала на выходе ключа 11 импульсом с выхода распределителя 14 триггер 16 устанавливается в исходное состояние, элемент !7 совпадения закрывается и импульсы на триггеры 12 не поступают.

Затем в землю пропускается ток второй частоты 00, ключ 11 устанавливается во второе положение и на сумматор

2 через делитель 15.напряжения поступает вспомогательный сигнал второй частоты, временной сдвиг которого относительно первого вспомогательного сигнала равен нулю. Обычно частоты отличаются в 2-3 раза, поэтому амплитуда принимаемых из земли сигналов остается постоянной, а за счет имеющегося фазового сдвига появляется сигнал раэбаланса на выходе измерителя

4 амплитуды сигнала. Величина этого сигнала прямо пропорциональна фазовому сдвигу вызванной поляризации и может быть отсчитана .по показаниям этого измерителя. Можно также взять отсчет в цифровом виде. Для этого после фазировки сигнала первой частоты запоминают в блоке 13 управления коды управляющих сигналов на выходах триггеров 12, а затем, после переключения частоты (как опорного сигнала на вы- ходе ключа !1 и частоты настройки блока 3 усиления и фильтрации) вновь с помощью блока 18 запуска включают триггеры 12 и !6, добиваясь нулевых (или минимальных) показаний измерителя 4, Взяв разность кодов управляющих сигналов на выходах триггеров 12 после фазировки сигналов на первой и второй частотах, можно в цифровом виде определить фазовый угол вызванной поляризации., Таким образом, измеренный фазовый сдвиг определяется только поляризуемостью среды.

Эти импульсы поочередно с выходов разных разрядов распределителя через блок !3 управления поступают на триггеры 12. Триггеры 12 управляются поочередно, начиная с последнего. Когда последний триггер срабатывает, фаза . выходного сигнала с последнегс проме15 жуточного делителя 8 частоты изменяется скачками, например на 5 . Если

О амплитуда суммарного сигнала на выходе измерителя 4 уменьшится а фаза не изО

У менилась на 80 (что фиксируется в блоке 13 управления), то следом за этим срабатывает второй триггер, включается второй ключ 7, переключая второй выход предыдущего. делителя 8 частоты на вход последнего делителя 8 частоты. При этом фазовый сдвиг сигнала на выходе ключа 11 изменится а еще на 2,5 (суммарный сдвиг станет равным 7,5 ). Если при этом, например, фаза суммарного сигнала изменито ся на 180, то по команде с блока . управления второй триггер 12 возвратится в исходное состояние, а следующим импульсом с выхода распределителя включится третий триггер 12, благода- З5 ря чему фаза сигнала на выходе ключа

11 изменится на 1,25 (суммарный фао зовый сдвиг станет равным 6,25 ).

Таким образом, фазовый сдвиг сигнала на выходе ключа 11 дискретно изменя- 4g ется со все более высокой степенью дискретизации до тех пор, пока . амплитуда суммарного сигнала на выходе измерителя 4 не станет равной нулю (если используется десять.ключей 7 и десять триггеров 12., то фазовый сдвиг сигнала на выходе ключа

11 устанавливается с точностью до

0,01 для фазовых углов до 10 . Если о о требуется установить больший фазовый сдвиг, то используется 12-13 ука- . занных элементов). Так осуществляется автоматическая фазировка опорного сигнала первой частоты принятым из земли сигналом первой частоты (фаэо55 вый сдвиг между измеряемым и опоро ным сигналом равен 180 ) . При ручной фазировке оператор с блока 13

1 управления поочередно включает триг5

Затем с блока 18 запуска поступают одновременно сигналы разрешения на триггеры 12 и сигнал запуска на триггер 16. Триггер !6 перебрасывается, элемент 17 совпадения открывается и на вход распределителя 14 импульсов, поступают импульсы с. выхода вспомогательного делителя 10 частоты.

Технико-экономическая эффективность применения изобретения заключается в том, что с помощью его удается непосредственно измерить фаэовые углы вызванной .. поляризации и тем самым повысить точность их изме7 8753 рения по меньшей мере в 2 раза. Благодаря этому в полевых .условиях удается обнаружить слабые аномалии от глубоко залегающих рудных тел, которые в известных устройствах не фиксировались из-за недостаточной точности измерений.

Формула изобретения

Устройство для измерения фазовых углов вызванной поляризации, содержащее последовательно соединенные приемный датчик сигналов, сумматор, блок усиления и фильтрации сигналов, измеритель амплитуды и блок унравлейия, а также высокочастотный задающий генератор, выход которого соединен с основньм делителем частоты, и группу промежуточных делителей частоты, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено управляемыми ключами и триггерами по числу промежуточных делителей частоты, дополнительным и вспомогательньаи делителями частоты, делителем напряжения, распределителем импульсов, блоком запуска, дополнительным триггером вспомогательным ключом и элеВ

30 .ментом совпадения, причем первый и второй входы каждого ключа подсоединены к выходам предыдущего делителя частоты, а выход -к входу последующего промежуточного делителя частоты, 0l входы управления ключей соединены с выходами триггеров, первые входы триггеров соединены соответственно с выходами блока управления, а вторые присоединены к выходу блока запуска, выход последнего промежуточного делителя частоты подсоединен через последовательно соединенные дополнительный и вспомогательный делители частоты, выход которого подсоединен к первому входу элемента совпадения, второй вход которого соединен с выходом дополнительного триггера, а выход— со входом распределителя импульсов, один из входов дополнительного триггера соединен с выходом распределителя импульсов, а второй — с выходом блока запуска, выходы разрядов распре. делителя иипульсов соединены с соответствующими входами блока управления, вторые выходы последнего промежуточного и дополнительного делителей частоты соединены с двумя входами вспомогательного ключа, выход которого подсоединен к блоку управления и через делитель напряжения к сумматору, а вход управления делителя напряжения .соединен с .блоком управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Авторское свидетельство СССР

В 565267, кл. G 01 R 25/00, l973.

2. Техническое описание аппаратуры для фазовых измерений вызванной поляризации ФД-4. Будапешт, 1977.

875301

Составитель М. Барашков

Редактор Т. Кугрышева Техред T.Èàòî÷êà Корректор А. Дзятко

Заказ 9326/70 Тираж 735 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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