Устройство для геоэлектроразведки

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскнк

Социалистических

Рес убпн (ii>890327 (6! ) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22)Заявлено 09 ° 04.. 80 (2)) 2909608/ !8-25 (5l)N. Кл.

6 О! V 3/06 с присоединением заявки М

9кударствелы!! кенятет

СССР аа делан изабретенл!! и юткрытв!! (23) ПриоритетОпубликовано 15, !2,8! бюллетень М 46

Дата опубликования описания 5. 2. 8! (53) УДК 550.837

{088. 8) (72) Автор изобретения

И.М.Бучма (7!) Заявитель

Специальное конструкторско-техноло

Физико-механического института АН (54) УСТРОЙСТВО. ДЛЯ ГЕОЗЛЕКТРОРАЗВЕДКИ

Изобретение относится к электроразведочным устройствам для поиска и разведки ме=торождений магнитных руд индуктивными методами сизмере-. нием. изменений синфазной составляющей гармонически изменяющегося по ля, и может быть использовано в

:.электроиэмерительной технике в качестве указателя квадратуры гармонических сигналов.

Йзвестны устройства для геоэлектроразведки, измеряющие амплитуды различных компонент магнитного поля i!3.

Однако высокие рабочие частоты, 1.$ низкая чувствительность и точность измерений таких устройств определяет небольшую глубинность исследований. В связи с этим их невозможно использовать для глубинных поисков

20 магнитных руд.

Известны также высокочувст ительные устройства, предназначенные для поиска полезных ископаемых индуктивны-. ми методами путем измерения отношения, полуосей эллипса поляризации магнитного поля или квадратурной составляющей вторичного магнитного поля (2).

Измерение отношения полуосей эллипса поляризации магнитного поля по своей информативности аналогично измерению квадратурной (мнимой) составляющей вторичного магнитного поля, которая слабо зависит от магнитной проницаемости искомых рудных месторождений.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройЧ ство, измеряющее квадратурную составлякщую вторичного магнитного поля, 1 содержащее генератор синусоидальных. сигналов с генераторной петлей, вариометр с первичной и вторичной обмотками, первая из которых соединена последовательно с генераторной петлей,. измерительную петлю, совмещенную с генераторной петлей, первы@ избирательный усилитель, соединен89032

15

25

35

45

55 ный входом через измерительную петлю с выходом вторичной обмотки вариометра,включенной встречно-после.довательно с измерительной петлей, а выходом — со входом инвертора, вход и выход которого подключены к соответствующим входам коммутатора, второй избирательный усилитель, соединенный входом непосредственно с точкой соединения концов измерительной петли и вторичной обмотки вариометра, а выходом — со входом квад ратурного фазовращателя, сумматор, один из входов которого соединен с выходом коммутатора, второй вход— с выходом квадратурного фазовращателя, а выход — с последовательно соединенными усилителем несущей частоты, детектором, состоящим из дифференциатора, двух квадратбров и второго сумматора, избирательным усилителем частоты коммутации, синхронным выпрямителем и измерительным прибором, а также триггерный делитель частоты, выход которого подключен к управляющим входам коммутатора и синхронного выпрямителя, а вход — к выходу второго избирательного усилителя. В таком устройстве измеряемая квадратурная составляющая сигнала преобразуется в разность квадратов амплитуд двух сигналов, которая измеряется измерительным прибором g3).

Недостаток этого устройства, обладающего низким порогом чувствительности порядка 10 на низких частотах вплоть, до 20 Гц, состоит в невозможности измерения синфазной компоненты вторичного магнитного поля или ее изменений.

Цель изобретения — увеличение производительности труда путем измерения изменений (приращений) синфазной составляющей вторичного магнитного поля и повьппение чувствительности и точности измерений.

Дпя достижения этой цели в известном устройстве, содержащем генератор синусоидальных сигналов с генераторной петлей, вариометр с первичной и вторичной обмотками, первая из которых соединена последовательно с генераторной петлей, измерительную петлю, совмещенную с генераторной петлей, первый избирательный усилитель, соединенный входом через измерительную петлю с выходом вторичной обмотки вариометра, вклюб

7 4 ченной встречно-последовательно с измерительной петлей, а выходом — со входом инвертора, вход и выход которого подключены к соответствующим входам коммутатора, второй избирательный усилитель, соединенный входом непосредственно с точкой соединения концов измерительной петли и вторичной обмотки вариометра, квад ратурный фазовращатель, вход которого подключен к выходу второго избирательного усилителя, сумматор, один из входов которого соединен с выходом коммутатора, а выход — с последовательно соединенными усилителем несущей частоты, детектором, состоящим из дифференциатора,двух квадраторов, ° подключенных ко входу и выходу дифференциатора, выходы которых подсоединены ко входам второго сумматора, избирательным усилителем частоты коммутации, синхронным выпрямителем и измерительным прибором, а также триггерный делитель частоты, выход которого подключен к управляющим входам коммутатора и синхронного о выпрямителя, дополнительно подключены второй вход сумматора к выходу второго избирательного усилителя, а выход квадратурного фазовращателя — ко входу триггерного делителя частоты.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 — векторная диаграмма положения векторов напряжений основных сигналов.

Устройство содержит генератор синусоидальных сигналов 1, гецераторную петлю 2, вариометр 3, первичная обмотка которого последовательно с генераторной петлей подключены к генератору, измерительную петлю 4, соединенную встречно-последовательно с вторичной обмоткой вариометра, иэ— бирательный усилитель 5, вход которого соединен с выходным концом измерительной петли, а выход — со входом инвертора 6, коммутатор 7, входы которого подключены соответственно ко входу и выходу инвертора, а выход — к первому входу сумматора 8, второй избирательный усилитель 9, вход которого подключен к точке соединения концов вторичной обмотки вариометра и измерительной петли, а . выход — ко второму входу сумматора, квадратурный фазовращатель 10,вход которого подключен к выходу второго избирательного усилителя, и последовательно соединенные усилитель

5 890 несущей ll, вход которого подключен к выходу сумматора, двухфазный детектор, состоящий из дифференциатора l2, квадраторов 13 и 14 и второго сумматора 15, избирательный усилительогибающей 16, синхронный выпрямитель

17 и измерительный прибор 18, а также триггерный делитель частоты 19, выход которого подключен к управляющим цепям коммутатора и синхронного выпрямителя,а вход — к выходу квадр турного фазовращателя.

Устройство работает следующим ,образом.

Генератор синусоидальных сигналов 1 питает последовательно соединенные генераторную петлю 2 и первич.— ,ную обмотку вариометра 3 током заданной частоты, который создает первичное магнитное поле. Наводимый на вторичной обмотке вариометра 3 сигнал представляет собой сигнал только от первичного магнитного поля. 11ринимаемый измерительной петлей 4 сигнал представляет сумму сигналов первичного магнитного поля и вторичного поля вихревых токов, возникающих в проводящих неоднородностях. Сигнал со встречно-последовательно включенных вторичной обмотки вариометра 3 и измерительной петли

4 с компенсированной синфазной составляющей подается на вход избирательного усилителя 5, а с его выхода— на вход инвертора 6. Входной и выход ной сигналы инвертора 6 периодически коммутируются коммутатором 7, на выхо де которого образуется балансно-модулированный сигнал, который подается на первый вход сумматора 8. Сигнал вторичной обмотки вариометра 3 подается на избирательный усилитель 9, а с его выхода — на второй вход сумматора 8. В результате .этого на выходе сумматора 8 в первый полупериод коммутации образуется сумма, а во второй — разность сигналов, Коэффициент амплитудной модуляции выходного сигнала сумматора, измеряемый с помощью последовательно соединенных усилителя несущей ll,двухфазного детектора, состоящего из дифференциатора 12,квадраторов 13 и 14 и сумматора 15, избирательного усилителя огибающей 16, синхронного выпрямителя 17 и измерительного прибора 18, пропорционален амплитуде синфарной составляющей сигнала, поступающего на вход первого избирательного усилителя 5. Напряжение управления ком.

327 6 мутатором 7 и синхронным выпрямителем 17 вырабатывается триггерным делителем частоты 19, который запускается через квадратурный фазовращаS тель 10 сигналом с выхода избирательного усилителя 9.

Работа устройства основана на выравнивании амплитуд синфазных составляющнх напряжений измерительной

1© петли 4 и вторичной обмотки вариометра 3 путем полной компенсации синфазной составляющей сигнала, снимаемого со встречно-последовательно включенных вторичной обмотки вариометра 3 и измерительной петли 4,расположенной на начальном участке иссле- дуемой земной поверхности. Полная компенсация синфазной состанляющей отмечается по нулевому показанию измерительного прибора 18. Это зна,чение синфазной составляющей запоминается вариометром 3. При смещении измерительной 4 и совмещенной с ней генераторной 2 петель вместе со всем устройством вдоль исследуемой поверхности приращение синфазной составляющей в измерительной петле 4, обу-. словленное изменением магнитной проницаемости аномальных объектов, залегающих под исследуемой поверх= ностью, приводит к раскомпенсации.

В результате этого стрелка измерительного прибора 18 отклоняется, а ее отклонение cL, пропорциональное приращению амплитуды синфазной сос— тавляющей, равно ,н, ь.=а m S „

"с где m — коэффициент амплитудной

40 модуляции выходного сигнала сумматора 8;

S — - чувствительность измерительного устройства;

Ь13С- приращение амплитуды синфазной составляющей;

U - значение амплитуды синфазной составляющей, которое запоминает вариометр.

Таким образом, устройство может измерять изменения синфазной (реальной) составляющей сигнала вторичного магнитного поля вдоль профиля исследуемой поверхности, обусловленные появлением объектов с магнитной проницаемостью.

Исключение сР -импульсов на выходе дифференциатора 12 в устройстве достигается тем, что триггерный делитель частоты 19 синхронизирует89 ся выходным сигналом квадратурного фазовращателя 10 на вход которого поступает сигнал с выхода избиратель« ного усилителя 9.

Рассмотрим векторную диаграмму, представленную на фиг,2, где U0опорное напряжение на выходе избирательного усилителя 9; -"- — выходной

Ж гнал избирательного усилителя 5; — -инвертированный сигнал

Ь у .

0 — сигнал U0, повернутый на 7; квадратурным фазовращателем,10.

Триггерный делитель частоты 19 ,.синхронизируется сигналом с выхода квадратурного фазовращателя 10. Моменты коммутации совпадают с моментами перехода выходного напряжения фазовращателя 10 через нуль. В эти моменты вектор U0 занимает положение

l на оси абсцисс. Одно из таких положений изображено на фиг.2. Мгновенные значения суммарного и разностного сигналов на выходе сумматора 8, определяемые проекциями векторов Ос и Up на ось ординат близки к амплитудным значениям и различаются мало,если мало приращение--т ——, синфазAlJ, . ной компоненты 1,порядка 10" -10+) .

В этом случае производная от сигналсз сукины и разности в моменты коммутации близка к нулю и 0 -импульсы на выходе дифференциатора 12 не возникают. Эти выводы подтверждены экспериментально.

Таким образом, подключение второго входа сумматора 8 непосредственно к выходу избирательного усилителя 9,а выхода квадратурного фазовращателя

10 — ко входу триггерного делителя частоты 19 позволяет расширить функциональные возможности устройства для геоэлектроразведки и повысить чувствительность и точность измере; ния приращений синфазной составляющей вторичного магнитного поля.

Формула изобретения

0327 8

1последовательно с генераторной петвыходом коммутатора, а выход — с по20

5

1О

45 леи, измерительную петлю, совмещенную с генераторной петлей, первый избирательный усилитель, соединенный входом через измерительную петлю с выходом вторичной обмотки вариометра, включенной встречно-последовательно с измерительной петлей, а выходом — со входом инвертора, вход и выход которого подключены к соответствующим входам коммутатора, второй избирательный усилитель, соединенный входом непосредственно с точкой соединения концов измерительной петли и вторичной обмотки вариометра, квадратурный фазовращатель,вход которого подключен к выходу второго избирательного усилителя, сумматор, один из входов которого соединен с следовательно соединенными усилителем несущей частоты, детектором, состоящим из дифференциатора, двух квадраторов, подключенных ко входу и выходу дифференциатора, выходы которых подключены ко входам второго сумматора, избирательным усилителем огибающей, синхронным выпрямителем и измерительным прибором, а также триггерный делитель частоты, выход которого подключен к управляю" щнм входам коммутатора и синхронно1

ro выпРямителя, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения производительности труда путем измерения приращения синфазной составляющей сигнала и повышения чувствительности и точности измерений, второй вход сумматора подключен к выходу второго избирательного усилителя, а выход квадратурного фазовращателя — ко входу триггерного делителя частоты.

Источники информации,. принятые во внимание при экспертизе

l. Светов Б.С. Теория, методика и интерпретация материалов низкочастотной индуктивной электрораэведки.

Устройство для геоэлектроразведки, содержащее генератор синусоидальных сигналов с генераторной петлей, вариометр с первичной и вторичной обмотками, первая из которых соединена

N. "Недра", 1973, с. 180.

2. Авторское свидетельство СССР

h - 661473, кл. G 01 V 3/06, 1976.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2755415/ 18-25, кп. G 01 V 3/06, 16 ° 10 ° 79