Электроразведочная аппаратура

 

Союз Советскин

Социалистические

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (и>890331

1 (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22)Заявлено lб.04.80 (21) 29! 1945/18-25 с присоединением заявки М— (5l )NL. Кл.

6 01 Ч 3/08

Вкударстеенный комитет

СССР во делен изобретений и отермтнй.(23) Приоритет

Опубликовано 15.12.81. Бюллетень Ле 46 (5З) ЮК550.857 (088. 8) Дата опубликования описания 15. 12.81

Ю.В.Аладинский, Л.З.Бобровников, .А.Цопов.. и В.В.Сушкевич

-Ф, (72) Авторы изобретения л4 ., 1

1з;-x;:.

У1ЯЯ6:3

Московский ордена Трудового Красно о Знам (71) Заявитель геологораэведочныи институт им.Серго Орджоникидзе (54) ЭЛЕКТРОРАЗВЕДОЧНАЯ АППАРАТУРА

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано при геоэлектроразведочных работах методом вызванной поляризации (ВП).

Известны комплекты электроразвеS дочкой аппаратуры, состоящие из ге,нераторной установки, содержащей задающий генератор, делитель частоты, формирователь импульсов, инвертор, 19 источник тока, передающую радиостанцию, и измерительной лаборатории, содержащей датчик сигналов, избирательный усилитель, компаратор, приемную радиостанцию и измеритель временных интервалов 1.11.

1S

Недостатком этой аппаратуры является то, что она требуез периодического сближейия генераторной установки и измерительной лаборатории для измерения фазовых сдвигов составляющих питающего тока.

Известна также электроразведочная аппаратура для работ по методу вызванной поляризации с гармоничес-! кими токами, состоящая из генераторной установки, содержащей последовательно соединенные задающий генератор, делитель частоты, формирователь импульсов, инвертор, в выходную цепь которого включен согласующий резистор, который через блок гальванической разведки соединен с одним из вы-. ходов переключателя рода работы,второй вход которого соединен с делителем частоты, а первый выход — с входом двухканального избирательного усилителя, два выхода которого соединены с входами двух компараторов, и передающую радиостанцию с модулятором, причем два другие входа переключателя рода работы соединены с выходами компараторов, а второй выход — с модулятором передающей радиостанции, и измерительной лаборатории, содержащей датчик сигналов, соединенный с входом двухканального избирательного усилителя, два компаО331

3 89 ратора, входы которых соединены с двумя выходами двухканального избирательного усилителя, измеритель временных интервалов, приемную радиостанцию и переключатель рода работы, причем три входа переключателя рода работы соединены с выходами двух компараторов и приемной радиостанции, а два выхода — с основными информационными входами измерителя временных интервалов 1.2>.

Недостатком данного устройства является низкая точность определения параметра вызванной поляризации, обусловленная тем, что для определения параметра ВП в ней проводится пять циклов измерений: в первом цикле измеряется время запаздывания принимаемых из земли сигналов двух частот, во втором цикле к двухкайальному избирательному усилителю генераторной установки подключается выход согласующего резистора, а в измерительной установке измеряется фазовый сдвиг принятого из земли сигнала первой частоты относительно первого опорного сигнала, в третьем цикле в измерительной установке измеряется фазовый сдвиг принятого из земли сигнала второй частоты относительно первого опорного сигнала, в четвертом и пятом циклах вход избирательного усилителя генераторной установки подключается к делителю частоты:и в измерительной уста новке измеряется фазовый сдвиг принятых из земли сигналов первой и второй частоты относительно второго опорного сигнала. При этом в каждом цикле измеряются фазовые сдвиги относительно принимаемых из земли сигналов, которые в значительной степени осложнены помехами. Б результате это.го при обработке результатов измерений погрешность определения параметра ВП увеличивается более чем в 5 раз по сравнению с погрешностью единичного измерения.

1 !

Цель изобретения — повышение точности определения параметра вызванной поляризации.

Для достижения этойцели в электроразведочную аппаратуру, состоящую из электроразведочного генератора, содержащего последовательно соединенные задающий генератор, делитель частоты, фомирователь импульсов и инвертор, а также источник тока, соединенный с инвертором, согласующий резистор, включенный в выходную цеп инвертора и соединенный через блок гальванической развязки с одним из входов переключателя рода работы, второй вход которого подключен к вы5 ходу делителя частоты, двухканальный избиратечьный усилитель, вход которого соединен с выходом переключателя рода работы, а два выхода соединены с входами двух компараторов, передающую радиостанцию с модулятором и измерительной лаборатории,содержащей датчик сигналов, выход которого соединен с входом двухканального избирательного усилителя, два

15 компаратора, входы которых подключены к двум выходам двухканального избирательного усилителя, измеритель временных интервалов, приемную радио— станцию и переключатель рода работы, 20 соединенный с измерителем временных интервалов, в генераторную установ— ку введен формирователь временных интервалов, два входа которого соединены с выходами компараторов, а

25 выход — с модулятором передающей радиостанции, в измерительной лаборатории основные информационные входы соединены непосредственно с выходами компараторов, вспомогательЗО ный информационный вход соединен с выходом приемной радиостанции,а входы блокировки — с выходами переключателя рода работы.

На фиг.l представлена структурная схема устройства; на фиг.2 и 3 — варианты конструктивного выполнения измерителя временных интервала,в в устройстве.

Электроразведочная аппаратура фиг.1) состоит из электроразведочного генератора, содержащего последовательно соединенные задающий генератор 1, делитель 2 частоты, формирователь 3 импульсов, инвертор 4, а также источник 5 тока, соединенный с инвертором, согласующий резистор 6, включенный в выходную цепь AS инвертора и соединенный через блок

7 гальванической развязки с одним из входов переключателя 8 рода работы, второй вход которого подключен к выходу делителя частоты, двухканальный избирательный усилитель 9, вход которого соединен с выходом переключателя 8 рода работы, а два

55 выхода соединены с входами двух компараторов 10 и ll, формирователь

12 временных интервалов, два входа которого соединены с выходами компа89033! раторов, а выход подключен к модулятору передающей радиостанции 13.

На- фиг. 2 изображен измеритель, содержащий последовательно соединенные датчик 14 сигналов, двухканальный избирательный усилитель 15, выходы которого через два компаратора 16 и 17 соединены с двумя основными информационными входами измерителя 18 временных интервалов, приемную радиостанцию 19, соединенную со вспомогательным информационным входом измерителя временных интервалов, и переключатель 20 рода работы, выходы которого соединены со входами блокировки измерителя временных интервалов.

Измеритель 18 временных интервалов (см.фиг.3) целесообразно выполнить в виде триггера 21, входы С и о

R которого (линии д и F) являются основными информационными входами измерителя двух трехвходовых элементов И 22 и 23, входы которых соединены с выходом триггера, генератора 24 высокой частоты, элемента

ИЛИ 25, два входа которого соединены с выходами элементов И 22 и 23, а .выход подключен к входу счетчика 26 результатов измерений. Входы элемен,тов И, соединенные с выходами переключателя 20 рода работы, являются входами блокировки измерителя 18 и выходом приемной радиостанции 19 (линия является вспомогательным информационным входом измерителя 18) .

Устройство работает следующим образом.

Задающий генератор 1, частота которого может быть стабилизирована кварцевым резонатором, например с частотой 10 кГц, вырабатывает колебания, частота которых делится в заданное число раз делителем 2 частоты. Делитель 2 частоты обычно выполняют в виде линейки триггеров, с выходов которых через переключатель (не показан) снимают колебания пря-! моугольной формы рабочей частоты.Эти сигналы поступают на формирователь

3 импульсов, который вырабатывает импульсы запуска, следующие с рабочей частотой (доли-единицы герц) и предназначенные для управления работой инвертора 4. Инвертор 4 обыч-но выполняют по схеме мостового тиристорного инвертора, в одну диагональ которого включают источник 5 постоянного тока (например генератор постоянного тока, вращаемый

6 двигателем автомашины), а в другую диагональ через согласующий резистор 6 — нагрузку (например заземленную питающую линию длиной до 2-4 км, незаземленную петлю), подключаемую к выходной цепи М инвертора 4. Лод действием импульсов запуска поступаемых от формирователя 3 импульсов, инвертор 4 периодически изменяет полярность выходного напряжения в цепи AS, поэтому в нагрузке протекает переменный ток, форма которого имеет вид почти прямоугольных разнополярных импульсов, в спектре которого содержатся гармонические составляющие множества частот, из которых две рабочие составляющие (например с частотой 0,61 и 1,83 Гц) имеют максимальную амплитуду.

Так как сопротивление нагрузки является комплексным, то в общем случае составляющие тока двух рабочих частот о и u) сдвинуты относи1 тельно момента переключения полярности тока в инверторе 4 на некоторые временные интервалы й1 и kg . В этом случае выражение для токов двух частот, пропускаемых через нагрузку (заземленную линию), может быть представлено в виде

1 Э В1ю Ш„(+Ь )+! Я1 !ш (+ ), (q) где J è 1 — амплитуды токов соответствующих частот; текущее время.

Сигнал, пропорциональный току (1), снимается с согласующего резистора

6 и через блок 7 гальванической развязки и переключатель 8 рода работ в первом положении поступает на вход двухканального избирательного усилителя 9. Блок 7 гальванической развязки представляет собой либо оптрон, либо трансформатор постоянного тока, которые без искажений передают на выход форму входного сигнала. C помощью двухканального избирательного усилителя 9, один из каналов которого настроен на частоту ц 1, а другой на частоту М, из суммарного входного сигнала выделяются составляющие первой и второй частот. С помощью компараторов 10 и 1! синусоидальные сигналы преобразуются в импульсы, которые следуют в моменты перехода синусоидальных сигналов через нулевое значение. Эти импульсы поступают на два входа формирователя 12 временных интервалов, в качестве ко-, торого может использоваться триггер, 7

890331 к счетному входу которого подключен выход низкочастотного компаратора

10, а к входу "Установка нуля" выход высокочастотного компаратора

11. На выходе формирователя 12 Формируется импульс, начало которого совпадает с моментом перехода через нуль синусоидального сигнала с частотой

Ю1, а конец — с ближайшим к нему моментом перехода через нуль сину" соидального сигнала с частотой u)g .

Длительность этого импульса равна

gtÄ= t> - t< + t, ) где h t — взаимный временный сдвиг сигналов двух частот в канале избирательного усилителя 9 и компараторов

10 и 11.

Во втором положении переключателя 8 рода работы ко входу двухканального избирательного усилителя 9 подключается выход делителя 2 частоты. При.этом с выхода делителя 2 поступает сигнал строго прямоугольной формы,в котором временной сдвиг рабочих частот равен нулю. В данном случае на выходе формирователя 12 временных интервалов формируется импульс, длительность которого равна ь = (ь)

Импульсы (2) и (3) с выхода формирователя 12 поочередно поступают на вход модулятора передающей радиостанции 13 и излучаются в эфир.

В точке измерений сигнал из земли принимается с помощью датчика 14 сигналов (заземленной приемной линии, индукционного преобразователя,магнитометра и подается на вход двухканального избирательного усилителя 15, каждый канал которого настроен на те же частоты, что и усилитель 9.На входе усилителя 15 имеется принятый из земли суммарный двухчастотный сигнал

00 81nu) (+ +tn+tbn )+

1 1

0 51" m {t+4 +< > go ) ф и) где 0 0 ) — амплитуды сигналов 1

t — время запаздывания сиг11 налов в земле, обусловленное индукционными эффектами, s области малых параметров электромагнитного поля это время не зависит от частоты сигнала; y " + Ьп en .

40

55

2 - время запаздывания cur1r 0налов первой и второй частот соответственно, обусловленное вызванной поляризацией среды; при малой разнице рабочих частот (отношение частот не более 5:10) зто время изменяется обратно пропорционально частоте сигнала.

В двухканальном избирательном усилителе 15 выделяются синусоидальные составляющие двух частот сигнала (4), Затем синусоидальные сигналы с помощью компараторов 16 и 17 преобразуются в импульсы, следующие в" моменты перехода через нуль синусоидальных сигналов. Из этих импульсов на входе измерителя 18 временных интервалов формируется импульс, начало которого совпадает с моментом перехода через нуль синусоидального сигнала низкой частоты, а конец совпадает с ближайшим к нему переходом через нуль синусоидального сигнала второй, более высокой частоты, Длительность этого импульса равна и измеряется с помощью измерителя 18 временных интервалов при первом положении переключателя 20 рода работ.

В этом положении переключатель 20 .разрешает прохождение сигналов с основных информационных входов измерителя 18, к которым подключены компараторы 16 и 17, и блокирует прохождение сигналов с выхода приемной радиостанции 19.

Во втором положении переключателя 20 рода работы блокируется прохождение сигналов с основных информационных входов измерителя 18 и разрешается прохождение для измерения сигналов с вспомогательного информационного входа, к которому подключен выход приемной радиостанции

)9. В зависимости от положения переключателя 8 рода работы в генератор50 ной установке на выходе приемной радиостанции 19 получают импульс, длительность которого определяется либо выражением (2), либо выражением (;3), Эти импульсы поочередно по ступают на вход измерителя 18 временных интервалов, с :; мошьк которых и измеряется их длительность.

Затем определяется величина параметра ВП (890331 10 пройдя через элемент И 23 и элемент

ИЛИ 25, подсчитываются с помощью счетчика 26 результатов измерений. где n — - соотношение частот.

Таким образом с помощью устройства определяется параметр ВП. При необходимости контроля собственных фазовых сдвигов в измерительном трак-, те процесс измерений дополняется,как и в известном устройстве, градуировочным циклон, когда на вход усилите ля 15 подается сигнал от калибратора (не показан). Связь между операторами генераторной установки измерительной лаборатории поддерживается с помощью радиостанций 13 и 18.

Измеритель 18 временных интервалов целесообразно выполнять по схеме, изображенной на фиг.3. В этом случае выходы компаратора 16 и 17 по линиям

Cl и о соединяются со счетным входом и входом "Установка нуля" триггера 21. При этом на выходе триггера 21 формируются,,импульс, начало которого соответствует моменту перехода через нуль синусоидалЬного сиг нала более низкой частоты, а конецближайшему к нему моменту перехода через нуль в том же направлении (от отрицательных к положительным или наоборот) синусоидального сигнала второй, более высокой частоты. Этот импульс поступает на первый вход трехвходового элемента И 22. На второй вход этого элемента поступают импульсы высокой образцовой частоты от генератора 24 высокой частоты, а третий вход элементов И 22 и 23 является блокировочным.В первом положении переключатель 20 соединяет с общейшиной..устройства вход элемента И 23. При этом импульс с выхода триггера 21 в элементе И 22 заполняЭ ется образцовыми импульсами высокой частоты, вырабатываемыми генератором

24. Эти импульсы через элемент ИЛИ 25 поступают на счетчик 26 результата измерений, по которому и отсчитывается длительность этого импульса Целью повышения точности может. быть использован метод накоплений .

Вспомогательные элементы, обеспечивающие этот режим, не показаны), Во втором положении переключатель 20 соединяет с общей шиной устройства вход элемента И 22. В этом случае импульсы с выхода радиосганции 19, формула изобретения

Электроразведочная аппаратура, состоящая из электроразведочного ге10 нератора содержащего последователь-.

Э ,но соединенные задающий генератор, делитель частоты, формирователь импульсов и инвертор, а также источник тока, соединенный с инвертором, 15 согласующий резистор, включенный в выходную цепь инвертора и соединен- ный через блох гальванической развязки с одним из входов переключа- теля рода работы, второй вход которого подключен к выходу делителя

20 частоты, двухканальныи избирательный усилитель, вход которого соединен с выходом переключателя рода работы, а два выхода соединены с входами двух

25 компараторов, передающую радиостанцию с модулятором, и измеритель, содержащий датчик сигналов, выход которого соединен с входом двухканального избирательного усилителя, два компаратора, входы которых подключены

30 к двум выходам двухканального избирательного усилителя, измеритель временных интервалов, приемную радиостанцию и переключатель рода работы, .соединенный с измерителем временных интервалов, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что, с целью повышения точности определения параметра вызванной поляризации, в электроразведочный генератор введен формирова40 тель временных интервалов, два входа которого соединены с выходами, компараторов, а выход — с модулятором передающей радиостанции, в измерителе основные информационные входы соединены непосредственно с выходами компараторов, вспомогательный информационный вход соединен с выходом приемной радиостанции, а входы блокировки — с выходами переключателя рода работы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Аладинский Ю.В. и др. "Известия ВУЗов. Геология и разведка",1968, 55

N 6, с. 155-157.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 716102, кл. G 01 V 3/02, 1980 (прототип).

890331

Составитель В.Зверев

Редактор Ю.Петруипсо Техред Л.Пекарь Корректор Г.Назарова

Заказ 10985/75 Тираж 735 Подлисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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