Измерительное устройство для геоэлектроразведки

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИЯЕТ ЕЛЬ СТВУ

Союз Соввтсиик

Социапистичесиил республик

<и>940110 (61) Дополнительное к авт, свнд-ву (22)Заявлено 05. 08,80 (21) 2972493/18-25 с присоединением заявки М (23)Приоритет (51)M. Кл.

G 01 V 3/16

9еудаустаанЫ квмнтат

СИР ло делам лэабретеивН и вткрытнй

Опубликовано 30.06.82. Бюллетень № 24 (53) УДK 550.

837(088.8) Дата опубликования описания 30 (22) Авторы изобретения ф. Л. Дудкин и Н. И. Калашников

Е физико-механический институт АН Украинской.L1;P (21) Заявитель (54) ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ

Изобретение относится к геоэлектроразведке переменными электромагнитными полями, например, с помощью дифференциального приема составляющих поля.

Известно измерительное устройство для геоэлектроразведки, содержащее два измерительных канала, каждый иэ которых содержит приемник поля, усилитель, частотно-измерительный блок и фазный детектор, причем выходы измерительных каналов подсоединены к вычитающей схеме, нагруженной регистратором (1).

Недостатком указанного устройства является то, что точность измерения сигналов, а следовательно, и чувствительность устройства зависит от стабильности фазы сигналов, а также от идентичности амплитуд, фаэ и спектров помех, поступающих на датчики поля, идентичности шумов и стабильности амплитудно-фазовой характеристики тракта усиления сигнала.

Нестабильность фаз принимаемых сигналов и неидентичность помех, поступающих, на датчики электромагнитного поля, особенно велики в системах морской электромагнитной разведки ввиду значительного затухания и укорочения электромагнитной волны в морской воде. Неидентичность вибрации датчиков поля в движущихся системах геофизической электроразведки также приводит к неидентичности помех на входе тракта усиления сигнала.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является измерительное устройство для геоэлектрораэведки, содержащее два измерительных канала, каждый иэ, которых содер-. жит входные усилители и регуляторы уровня сигналов, соединенные с входами блока вычитания, подключенного к регистратору (2).

940110

Недостатком этого устройства является невысокая точность измерений, обусловленная неидентичностью помех в каналах и нестабильностью фазы измеряемого сигнала.

Цель изобретения — повышение точности измерений и, как следствие этого, повышение чувствительности систем геофизической электроразведки к аномальным объектам.

Поставленная цель достигается тем, что в известном измерительном устройстве для геоэлектроразведки, содержащем два измерительнь|х канала каждый из которых содержит входные усилители и регуляторы уровня сигналов, соединенные с входами блока вычитания, подключенного к регистратору, дополнительно каждый измерительный канал содержит последовательно соединенные фильтр верхней боковой полосы частот, включающей основную частоту сигнала, блок нелинейного преобразования и полосовой фильтр огибающей сигнала, включенные между выходом входного усилителя и входом регулятора уровня сигналов.

На чертеже дана блок-схема устройства.

На блок"схеме обозначены входные сигналы U<, U входные усилители (согласователи) 1 и 2, полосовые фильтры 3 и 4 верхней боковой полосы частот; блоки 5 и 6 нелинейного преобразования сигнала (выпрямите- З5 ли, нелинейные делители и т.п.); полосовые фильтры 7 и 8 огибающей; регуляторы 9 и 10 уровня сигнала (регулируемые делители напряжения и т.п.); блок 11 вычитания (нульорган, операционный усилитель и т.п.); регистратор 12.

Работа устройства основана на следующем принципе.

Известно, что период колебаний нормального электромагнитного поля в геоэлектроразведке выбирают значительно меньшим длительности огибающей сигнала от искомого объекта (геоэлектрической аномалии, трубы, газопровода и т.п.). Кроме того, спектр мультипликативных помех, .< возникающих в процессе движения носителя (вибрации датчиков и излучателя, электрогидродинамические эф- я фекты обтекания носителя и т.д.) лежит гораздо выше спектра огибающей сигнала от объекта. ф

При ограничении спектра сигнала полосовым фильтром сверху и снизу до границ верхней боковой полосы

1 частот исключается фликкер-шум тракта усиления и ограничивается спектр низкочастотных аддитивных и высокочастотных помех.

При нелинейном преобразовании периодических сигналов блоком нелинейного преобразователя их спектр содержит постоянную составляющую и высшие гармоники периода сигнала.

При дальнейшем ограничении спектра сигнала полосовым фильтром огибающей до границ основных спектральных составляющих огибающей сигнала от объекта, лежащих, как правило, в инфранизкочастотной области, эффективно фильтруются: 1) постоянная составляющая и составляющая, связанная с дрейфом нелинейного преобразователя;

2) высшие гармоники сигнала; 3) комбинационные частоты динамических помех и шумов тракта усиления с периодическим сигналом.

После таких преобразований спектра сигналов указанными блоками дисперсия шума, связанная с описанными мешающими факторами, значительно уменьшается. Остато чная неидентичность сигналов, вызванная мешающими факторами, устраняется регуляторами уровня сигнала, служащими для выравнивания их амплитуд, и блоком вычитания. При этом влияние нестабильности фазы входных сигналов на точность вычитания исключается.

Устройство работает следующим образом.

Измеряемые периодические сигналы

0,1 0 подаются соответственно на входные согласующие каскады 1 и 2, с выхода которых они поступают на полосовые фильтры 3 и 4 верхней боковой полосы частот, где их спектры ограничиваются до границ верхней боковой полосы частот, включающей частоту сигналов. С выхода полосовых фильтров 3 и 4 сигналы поступают на блоки нелинейного преобразования сигналов и 6, трансформирующие их спектр, как описано выше. С выхода нелинейных элементов 5 и 6 сигналы поступают на входы полосовых фильтров 7 и 8 где выделяется их огибающая, с выхода которых огибающие поступают на регуляторы уровня 9 и 10, где они выравниваются по величине. C выхода ре940110

5 гуляторов уровня 9 и 10 сигналы пос тупают на вход вычитающего устройства 11, с выхода которого разность . сигналов поступает на регистратор 12.

При этом сигнал U поступает с выхода датчика электромагнитного поля системы геоэлектроразведки, сигнал

0 - с выхода другого датчика электромагнитного поля или с генерато ра электромагнитного поля.

Как показывают расчеты, в таком устройстве отношение сигнал/шум, например, при монохроматической поме- хе с частотой Юп возрастает в 6 (ЮИ) f раз, где à — основной период огибающей сигнала от объекта.

Во столько же раз уменьшается дисперсия помехи и увеличивается точность вычитания сигналов. Например, для р =2 Г10, С = 1 получим выигрыш приблизительно в 2,4 ° 10 раз.

Это позволяет повысить чувствительность измерений с помощью предлагаемого устройства.

Формула изобретения

Измерительное устройство для геоэлектроразведки, содержащее два измерительных канала, каждый из которых содержит входные усилители и регуляторы уровня сигналов, соединенные с входами блока вычитания, подключенного к регистратору, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, каждый изме-., рительный канал содержит последовательно соединенные фильтр верхней боковой полосы частот, включающей основную частоту сигнала, блок нелинейного преобразования и полосовой фильтр огибающей сигнала, включенные между выходом входного усилителя и входом регулятора уровня сигналов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Гончарский В.Н. и др.Технические основы аэроэлектроразведки. Киев, "Наукова думка", 1969, с. 176-179.

2. Патент США h" 3562633, кл. 324-6, опублик. 1971 (прототип)

Подписное

Заказ 2/ Тираж 717

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, Составитель Л. Воскобойников

Редактор А. Маковская Техред К.Мыцьо Корректор 10.Макаренко