Устройство для моделирования задач электромагнитной индукции

 

((968825

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Реснубпин (6t ) Дополнительное к авт. саид-ву—

V (22) Заявлено 14.11.80 (21) 2965617/18-24 (5I ) NL. К.п. с присоединением заявки М(23) ПриоритетG 06G 7/48

5кударственпый коинтет

СССР ао делан наебретеннй н открытий 53> " -681.333 (088.8) Опубликовано 23.10.82. Бюллетень М 39

Дата опубликования описания 23.10.82, g

А. И. Билинский, И. П. Мороз, Я. С. Сапужа1х и А. С. Фараджев (Институт прикпадных пробпем механики и математики (АН Украинской CCP и Азербайджанское отделение

Всесоюзного научно-исспедоватепьского института

"; геофизических методов разведки (72) Авторы изобретения (71) Заявители, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ

ЗАДАЧ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ

Изобретение относится к области электромагнитного моделирования естественных электромагнитных попей и может быть использовано в геофизике при изучении и решении задач глубинного строения Земли.

Известны моделирук(щие устройства, содержащие ванну с электролитом и моделями геоэлектрических структур, генератор, соединенный с возбуждающей антенной, и(верительный зонд, гетеродин и приемно-1о регистрирующий комплекс (11 .

Однако эти устройства сложны в работе, так как частота гетеродина задается отдельным генератором, настраиваемым на необходимую частоту вручную, или фор- 15 мИруется с помощью электромеханической автоподстройки.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности являстся устройство для моделирования задач электромагнитной

20 индукции, содерж - се возбуждающую антенну, два усилителя, два фильтра нижних частот, два частотных преобразователя, два кварцевых генератора, а также генератор гетеродинных колебаний и приемнорегнстрир и блок. Это устройство является устройством комбинационного формирования частоты генератора, позволяющее получить частоты любого заданного спектра (2 1 .

Однако известные устройства, могут работать лишь в линейно-поляризованном электромагнитном поле, тогда как естественное электромагнитное поле или круговой, или эллиптической поляризации. Это значительно снижает точность решаемых задач.

Целью изобретения является повышение точности моделирования.

Цепь достигается тем, что в известное устройство, включающее электролитическук ванну, возбуждающую антенну, два усилителя, два частотных преобразователя, два фильтра нжкних частот, два генератора переменного тока, генератор гетеродинных колебаний, измерительный зонд и блок

968825, регистрации, причем выход первого частот ного преобразователя через первый фильтр нижних частот подключен к входу первого усилителя, выход которого соединен с возбуждаищей антенной, а выход второго,,5 генератора переменного тока подключен к информационному входу второго частотного преобразователя, выход которого соединен с входом второго фильтра нижних частот, выход которого подключен к tO входу второго усилителя, выход которого соединен с входом измеритепьного зонда, а гетеродинные входы обоих частотных преобразователей объединены и соединены с выходом генератора гетеродинных колебаний, вход блока регистрации подключен к выходу измерительного зонда, дополнительно введены вторая возбуждающая ан тенна, ориентированная перпендикулярно к первой, третий усилитель, фазоврашатель,щ третий фильтр нижних частот, третий, четвертый и пятый частотные преобразователи, формирователь квадратурных колебаний. два взаимно перпендикулярно ориентированных контрольных диполя, размещенные в электропитической ванне, фазовый детектор, два амппитудных детектора и два пороговых блока, при этом гетеродинный вход третьего частотного:преобразователя объединен с гетеродинными входами первых двух частотных преобразователей и соединен.с выходом генератора гетерс динных колебаний, выход первого генератора переменного тока подключен к входу формироватепя квадратных копебаний, пер35 вый выход которого подкпючен к информационному входу первого частотного преоб-. разоватепя, а второй выход формироватепя квадратурных колебаний соединен с входом третьего частотного преобразователя, 40 выход которого через фильтр нижних частот подключен к входу фазовращателя, выход которого соединен с входом третьего усилителя, выход которого подключен к второй возбуждающей антенне, причем контрольные диполи подключены к информационным входам, соответственно, четвертого и пятого частотных преобразователей, гетеродинные входы которых объединены между собой и с входом измерительного зонда, а выходы четвертого и пятого частотных преобразователей соединены, соответственнс с первым и вторым входами фазового детектора, выход которого подключен к управляющему входу фазовращателя, и к входам соответствующих амплитудных детекторов, выходы которых через соответствующие пороговые блоки подключены к управляющим входам, соответственно, второго и третьего усили-, телей.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства, на фиг. 2 — расположение возбуждающих антенн, зонда и электролитической ванны.

Усилитель 1 через фильтр нижних частот 2, преобразователь 3 соединен с генератором переменного тока 4. Возбуждающие антенны 5 и 6 состоят иэ двух взаимно перйендикупярных рамочно-попосовых систем, подкпюченные: соответственно, 1 к усилителям 7 и 8, входы которых под ключены через фазоврашатель 9, фильтр

10 йижних частот и, соответственно, через фильтр 11 нижних частот к выходам преобразователей 12 и 13. Гетеродинные входы преобразователей 12 и. 13 соединены через формирователь 14 квадратурных колебаний с генератором 15 переменного тока. Сигнальные входы преобразо- . вателей 3, 12 и 13 подкпючены к выходу генератора 16 гетеродинных колебаний, Контрольно-следящий блок состоит из взаимно перпендикулярных ориентированных магнитных диполей 18 и 19, соединенных, соответственно, с сигнальными входами . преобразоватепей 20 и 21 выходы которых подипочены к фазовому детектору 22 и через амплитудные детекторы 23 и 24 ,и пороговые блоки 25 и 26 - к регулируемым входам усилителей 7 и 8. Входы измерительного зонда 27 и гетеродинные входы преобразователей 20 и 21 соединены с выходом усилителя 1, а выход измерительного, зонда 27 — с приемнорегистрируюшим блоком 17, Устройство работает следующим образом.

Опорное колебание генератора 15 частотой 100 МГц с помошью формирователя, 14 квадратурных колебаний преобразуется в два колебания частотой 25 МГц, сдвинутые по фазе на 90 . Эти колебания в частотных преобразователях 12 и 13 с помощью перестраиваемого генератора

16 с рабочей частотой 25 1 — 35 1 МГц преобразуются в частоты 0,1 -10 МГц, которые затем очищаются фильтрами 10 и 11 от ненужных частот. Колебания в дальнейшем усиливаются по мощности усилителями 7 и 8, на входы которых подключены возбуждающие антенны 5 и 6, Поскольку сдвиг фаз между отдельными колебаниями равен 90 и сами антенны о сдвинуты в пространстве также на 90 то внутри антенн вектор электромагнитного поля будет вращаться с такой же частотой. Как известно, антенная система до25

5 9688 вольно большая (4 ° 4 2 м) и охватывает всю ванну с электролитом и моделями.

Для контроля вращающегося вектора электромагнитного поля внутри возбуждающей. антенны в области ванны размещены два взаимно перпендикулярно ориентированных магнитных диполя 18 и 19 дос- таточно малых размеров (10 10 ° 5 м).

Сигналы от контрольных диполей 18 и 1910 преобразуются в преобразователях 20 и 21 в постоянную промежуточную частоту

10 кГц, с преобразователей поступают на фазовый детектор 22 и амплитудные детекторы 23 и 24. Выпрямленное напряжение 1З промежуточной частоты через пороговые блоки 25 и 26 поступает на регулирующие входы усилителей 7 и 8 для установления необходимого уровня составляющих электромагнитного поля, а соответствукицее вы- др

:ходное напряжение фазового детектора 22 устанавливает заданную фазу между ними.

Гетеродинное напряжение для преобразователей 20 и 21 и измерительного зонда 27,, необходимое для преобразования частоты сигнала в постоянную промежуточную частоту 10 кГц, формируется с помощью преобразователя 3, на входы которого поступают колебания от перестраиваемого генератора 16 и генератора, 4 переменного тока с частотой 25,01МГц.

Выходцые колебания преобразователя 3 с частотой О,ll-10,01 МГц фильтруются фильтром 2 и усиливаются усилителем 1.

С последнего напряжение поступает на

35 гетеродинные входы упомянутых преобразователей 20 и 21 и измерительного зонда 27;

Предложенное устройство позволяет повысить эффективность и точность исследо40 вания глубинного строения Земли за счет более полной аналогии электромагнитных полей устройства с естественным полем

Земли, а также разрабатывать новые модификации электроразведки.

Формула изобретения

Устройство для моделирования задач электромагнитной индукции, содержащее электропитическую ванну,. возбуждающую антенну, два усилителя, два фильтра нижних частот, два генератора переменного тока, два частотных преобразователя, генератор гетеродинных колебаний, измерите-и;ный зонд и блок регистрации, причем выход первого частотного преобразователя через первый фильтр нижних частот подключен к входу первого усилителя, выход которого соединен с воэбуждаюшей антенной,. а выход второго генератора переменного тока подключен к информационному входу второго частотного преобразователя, выход которого соединен с входом второго фильтра нижних частот, выход которого подключен к входу второго усилителя, выход которого соединен с входом измерительного зонда, а гетеродинные входы обоих частотных. преобразователей объединены и соединены с выходом генератора гетеродинных колебаний, вход блока регист/ рации подключен к выходу измерительного зонда, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повышения точности моделирования, в него дополнительно введены вторая возбуждающая антенна, ориентированная перпендикупярно к первой, третий усипитель, фаэоврашатепь, третий фильтр нижнихчастот, третий, четвертый и пятый час- . .тотные преобразоватепи, формироватепь квадратурных копебаний, два взаимно перпендикулярных контрольных диполя, размещенныхх в электролитической ванне; фазовый детектор, два амплитудных детектора и два пороговых блока, при этом гетеродинный вход третьего частотного преобразователя объединен с гетеродинными входами первых двух частотных преобразо вателей и соединен с выходом генератора гетеродинных колебаний; выход первого генератора переменного тока подключен к входу формирователя квадратурных колебаний, первый выход которого подключен к информационному входу первого частотного преобразователя, а второй выход формирователя квадратурных копебаний соеди- нен с входом третьего частотного преобразователя, выход которого через фильтр нижних частот подключен к входу фазоврашателя, выход которого соединен с входом третьего усилителя, выход которого под.-ключен к второй возбуждающей антенне, причем контрольные дипоггп подключены к информационным входам, соответственно, четвертого и пятого преобразователей, гетеродинные входы которых объединены

-между собой и с входом измерительного зонда, а выходы четвертого и пятого частотных преобразователей соединены, соответственно, с первым и вторым входами фазового детектора, выход которого подключен к управляющему Ьходу фазоврашателя и к входам соответствующих амплитудных детекторов, выходы которых через соответствующие пороговые бпоки подкпючены к управ пяющим входам, соответственно, второго и третьего уси пи тепей.

7 968825 8 родных проводящих средах. Киев., "Наукопримятые во внимание прн экспертизе ва думка, 1975, с. 14-22, 27.

2. Авторское свидетельство СССР

1. Мороз И. П. н др. Модепнрованне Ж 329537, кл. И06 G-7/48, 1970 апектродннамнческих процессов в неодно- 5 (прототип) .

ВНИИПИ Заказ 8176/77

Тираж 731 Подписное

Фнпнап ППП "Патент", г.Ужгород,у .Проектная, 4