Электроразведочное устройство для моделирования нестационарных электродинамических процессов

 

О П И С А Н И Е (1940108

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

1

// -" г

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 12. 12. 80 (21) 3216280/18-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет (5 Ф ) М. Кл.

G 01 Ч 3/02

Засударстееииый комитет

СССР

Il0 делам изобретеиий и открытий

Опубликовано 30. 06. 82. Бюллетень № 24 (53) УДК 550.83 (088.8) Дата опубликования описання 02. 07.82

С. А. Дещица, Б. В. Осыка, В. И. Гордиенк/> с,, 9 Ч (72) Авторы изобретения и Я. С. Сапужак а МЫЖОТЕцд (71) Заявитель

Институт прикладных проблем механики и

АН Украинской ССР (54) ЭЛЕКТРОРАЗВЕДОЧНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ

МОДЕЛИРОВАНИЯ НЕСТАЦИОНАРНЫХ

ЭЛЕКТРОДИНАИИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Изобретение относится к геофизическому приборостроению, в частности к моделированию нестационарных электродинамических процессов на физических моделях геологических разрезов.

Для изучения электрических свойств геологических разрезов в естественных условиях при лабораторном моделировании широко применяют устройства, основанные на измерении нестационарных (пе реходных) зле ктродинамических процессов, вызываемых в проводящих средах коммутацией мощных токовых импульсов. Затухающая кривая Е (t) переходного процесса, регистрируемая с момента выключения (включения) тока, содержит информацию об электрических свойствах и строении реального геологического разреза или соответствующей ему модели. Эта информация извлекается из наблюдаемой кривой с помощью обработки и интерпретации, достовер"

2 ность которой в большой степени зависит от точности измерений.

Известны устройства для измерения нестационарных электродинамических процессов, содержащие генераторную и измерительную части, снабженные соответственно излучающим и приемным диполями (электрическими ипи магнитными), которые образуют дипольную установку, размещаемую над иссле1о дуемым объектом. Первичное электромагнитное поле возбуждается периодически повторяющимися однополярными или разнополярными импульсами тока в излучающем диполе. Измерение переходного процесса осуществляется после его предварительной обработки, заклочающейся в стробировании и синхронном накоплении амплитуд определенным образом выбираемых стробимпуль20 сов, время формирования которых отсчитывается с момента выключени.ч тока в излучающем диполе. Для калибровки измерителя его вход подклочают к

Однако в условиях моделирования, в частности, с использованием электролитической ванны частотные спектры измеряемых сигналов электродинамического процесса многократно расширяются (до 10 мГц и более), в то время как амплитудный диапазон остается большим (более 60 дб), как и при полевых наблюдениях. При таком широком амплитудном и частотном рабочем диапазоне, увеличивается степень влияния на результаты измерений помех, обусловленных паразитными межблочными связями, собственными переходными процессами в диполях и элементах электрической схемы. Особенно большие погрешности в измерения вносят эти процессы при использовании сменных диполей и различных типов дипольных установок, например, петля-петля

Я = q), диполь-петля (А — q) и др., надобность в которых(,возникает при решении конкретных электроразведочных задач. Известное устройство не позволяет устранить влияние указанных помех, так как в режиме измерений они, складываясь с полезным сигналом, становятся неотличимыми от него, а в режиме калибровки вход измерителя переключается на эталонированный источник, чем нарушается первоначальная структура генераторно-измерительной цепи, используемой в рабочем режиие (от.ключается приемный диполь) .По этим при чинам известное устройство не позво ляет учесть уровень искажений, вносимых в измерение собственными переходными процессами, что затрудняет его применение в условиях моделирования.

3 94010 эталонированному источнику напряжения, либо к эталонному сопротивлению (шунту), включенному в цепь излучающего диполя. В зависимости от способа возбуждения первичного поля используют различные схемы обработки измеряемого сигнала и калибровки измерителя. При этом разнополярная форма возбуждающего тока имеет ряд преимуществ, обусловленных способ- tO ностью измерителя подавлять постоянные и медленноизменяющиеся напряжения помех (1 ).

Наиболее близким к предлагаемому является устройство с двухполярным возбуждением первичного поля, которое может быть использовано в качестве электроразведочного устройства для моделирования нестационарных электродинамических процессов, содержащее источник питания, первое эталонное сопротивление и электронный токовый ключ, подключенный через первый коммутатор направления к излучающему диполю, приемный диполь, подключенный через второе эталонное сопротивление к стробирующей схеме, соединенной с усилителем стробированных сигналов, выход которого через синхронный детек.

«зо тор и накопитель подключен к регистратору, а также программный блок и задающий генератор, подключенный к фор; мирователю, первый выход которого подключен к управляющему входу электронного токового ключа, второй — к

35. стробирующей схеме, а третий - к опорному входу синхронного детектора. Это устройство в генераторной части содержит мостовой коммутатор, подключенный к незаземленной петле (магнитному о излучающему диполю), в измерительнойприемную рамку (приемный магнитный диполь), переключатель рода работ, входной коммутатор (стробирующую cxe" му), синхронный дифференциальный на- 45 копиталь и регистратор, а также общий задающий мультивибратор, подключенный через формирователь управляющих импульсов к управляющим входам мостового коммутатора, входного коммутатора и синхронного дифференциального накопителя. При этом выходы формирователя так подключены к перечисленным блокам, что частота включения возбуждающего тока равна частоте 55 стробирования, а частота импульсов управления плечами мостового коммутатора совпадает с частотой опорных сигналов синхронного накопителя и по значению в два раза меньше первой.

Этим достигаются двухполярная форма тока в генераторной петле, стробирование входным коммутатором сигналов приемной петли, усиление разнополярных стробированных сигналов усилителем, а также детектирование и накопление усиленных стробсигналов синхронным дифференциальным накопителем. B режиме калибровки приемная петля отключается, а на вход измери- теля подается сигнал эталонированного источника, затухающий по экспоненциальному закону 2 ).

Цель изобретения — повышение точности измерений.

5 9401

Поставленная цель достигается тем, что электроразведочное устройство, содержащее источник питания, первое эталонное сопротивление и электронный токовый ключ, подключенный через первый коммутатор направления к излучающему диполю, приемный диполь, подключенный через второе эталонное сопротивление к стробирующей схеме, . соединенной с усилителем стробированных сигналов, выход которого через синхронный детектор и накопитель подключен к регистратору, а также программный блок и задающий генератор, подключенный к формирователю, первый выход которого подключен к управляющему входу электронного токового ключа, второй — к стробирующей схеме, а третий — к опорному входу синхрон-, ного детектора, дополнительно снабже- 20 но схемой развязки, управляемым перемыкающим ключом и вторым коммутатором направления, вход которого через схему развязки подключен к первому эталонному сопротивлению, включенно-, му между источником питания и элект-. ронным токовым ключом, а выход подключен к второму эталонному сопротивлению, соединенному последовательно с приемным диполем, тогда как управляю- З0 щие входы первого и второго коммутаторов подключены к выходам перемыкающего ключа, соединенного с четвертым выходом формирователя и подключенного управляющим входом к программному блоку.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства (штриховыми линиями выделены генераторная и измерительная части). 40

Устройство содержит источник 1 питания, эталонное сопротивление 2, электронный токовый ключ 3, первый коммутатор 4 направления, излучающий

45 диполь 5, приемный диполь 6, второе эталонное сопротивление 7, стробирующую схему 8, усилитель 9 стробированных сигналов, синхронный детектор 10„ накопитель 11, регистратор 12, про", граммный блок 13, задающий генератор

14, формирователь 15, схему 16 развязки, управляемый перемыкающий ключ

17 и второй коммутатор 18 направления.

Электронный токовый ключ 3 через первое эталонное сопротивление 2 подключен к источнику 1 питания, а через первый коммутатор .4 напра вления08 6 к излУчающемУ. диполю 5. Приемный диполь 6 соединенный последовательно с вторым эталонным сопротивлением 7, подключен к стробирующей схеме 8, выход которой через усилитель 9 стробированных сигналов подключен к синхронному детектору 10, соединенному с накопителем 11, к источнику подключен регистратор 1,2. Первое эталонное сопротивление 2 через введенную схему 16 развязки и введенный второй коммутатор 18 направления подключено к второму эталонному сопротивлению

7. Выход задающего генератора 14 подключен к формирователю 15, первый выход которого соединен с управляющим входом электронного токового ключа 3, второй - c управляющим входом стробирующей схемы 8, третий - с управляющим входом синхронного детектора 10 а четвертый через введенный перемыкающий ключ 17 подключен к управляющему входу первого коммутатора 4 направл"ния (в режиме измерений). или второго коммутатора 18 направления (в режиме калибровки). При этом управляющий вход перемыкающего ключа соединен с программным блоком, определяющим ре-, жим работы устройства.

Устройство работает следующим о8разом.

В режиме измерений электронный токовый ключ 3 и первый коммутатор

4 направления выбирают в излучающем диполе 5 разнополярные разделенные паузами импульсы возбуждающего тока.

Частота и длительность этих импульсов задается сигналами первого выхода формирователя 15, отпирающими токовый ключ 3, а полярность - сигналами четвертого, переключающими от импульса к импульсу первый коммутатор 4 направления. Наводимые в приемном диполе 6 раэнополярные измерительные сигналы поступают через второе эталонное сопротивление 7 в стробирующую схему 8. Стробированные сигналы усиливаются, детектируются и подаются в накопитель 11, с которого поступают на регистр 12. При этом моменты стро-.. бирования согласованы с работой электронного токового ключа 3 сигналами второго выхода формирователя 15, а синхронный детектор 10.синхронизирован с первым коммутатором 4 направления сигналами третьего выхода. Пступающие в цепь приемного диполя 6 через непереключаемый в этом режиме

940108 второй коммутатор 18 направления и схему 16 развязки импульсные однополярные сигналы преобразуются синхронным детектором в разнополярные и подавляются накопителем. 5

В режиме калибровки по сигналу программного блока 13 четвертый выход формирователя 19 подключается через перемыкающий ключ 17 к управляющему входу второго коммутатора 18 направления, а управляющий вход первого коммутатора 4 направления отключается. При этом происходит обратное: наводимые в приемном диполе 6 сигналы подавляются синхронным детектором

10 и накопителем 11, а повторяющие форму возбуждающего тока однополяр" ные импульсы с первого эталонного сопротивления 2 через схему 16 развязки и второй коммутатор 18 направления10 (п реобра зующий их в раз нополярные ) поступают в измерительный канал, обрабатываются и регистрируются. По амплитуде этих импульсов калибруется коэффициент передачи измерительного 25 канала, а по отклонениям формы их фронтов от прямоугольной регистрируются искажения, вносимые собственными переходными процессами, соответствующие нулевым значениям полезного сиг- ЗО нала. Таким образом устройство в режимах измерений и калибровки выделяет полезный сигнал в искаженном помехами и обеспечивает этим более высокую точность проводимых измерений, 35

8 сравнении с известным предлагаемое устройство выгодно отличается тем, что поз воляет уст ра нит ь собст венные искажения, вносимые как генератор ц ной, так и измерительной частями устроиства что облегчает согласование диполей (излучающего и приемного) с элементами электрической схемы в широком частотном диапазоне и дает возможность использовать устройство для изучения быстропратекающях электродинамических процессов с различного типа дипольными установками, расширяющими круг решаемых электроразведочных задач, и, следовательно, повышаются функциональные воэможности подобных устройств.

Формула изобретения

Электроразведочное устройство для моделирования нестационарных электродинамических процессов, содержащее источник питания, первое эталонное сопротивление и электронный токовый ключ, подключенный через первый коммутатор направления к излучающему диполю, приемный диполь, подключенный через второе эталонное сопротивление к стробирующей схеме, соединенной с усилителем стробированных сигналов, выход которого через синхронный де-, тектор и накопитель подключен к регистраторуру, а та кже и ро гра ммный блок и задающий генератор, подключенный к формирователю, первый выход которого подключен к управляющему входу электронного токового ключа, второй— к стробирующей схеме, а третий — к опорному входу синхронного детектора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено схемой развязки, управ ляемым перемыкающим ключом и вторым коммутатором направления, вход которого через схему развязки подключен к первому эталонному сопротивлению, включенному между источником питания и электронным токовым ключом, а выход - к второму, тогда как управляющие входы первого и второго коммутаторов подключены к выходам перемыкающего ключа, соединенного с четвертым выходом формирователя и подключенного управляющим входом к программному блоку.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Якубовский !О. В. Электроразвязка. "Недра", 1973, с. 269 270

2. Руководство по применению метода переходных процессов в рудной геофизике. Под ред. ф. И. Каменецкого. "Недра", 1976, с. 64-67 (прототип) .

9401 08

Г

Составитель Е. Городничев

Редактор Н. Чубелко Texgeg К.Мыцьо Корректор Ю. Макаренко

Заказ 4662/68 Тираж 717 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва, Ж-35 Раушская наб.z g. 4/$

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