Устройство для моделирования электромагнитной индукции

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<и9?0395 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 01.04. 81 (21) 3267197/18-24

И1 М.Кл. с присоединением заявки М

G 06 G 7/48

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 30.1082. Бюллетень Мо40

Дата опубликования описания 30.10.82 (53) УДК 681 333 (088.8) с

A.È.ÁèëèHñKèé, И.Ю.Голубинка, В.Ж.Кобэова

Ф и И.П.Мороз (..:.- (72) Авторы изобретения атематик

-Институт прикладных проблем механи

АН Украинской ССР (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ

Изобретение относится к электрическому моделированию и может быть использовано в геофизике при решении задач электрораэведки.

Известно моделирующее устройство, содержащее ванну с электролитом и моделями, возбуждающий генератор с антенной системой для создания в области ванны однородного электромагнитного поля, измерительный зонд, включающий в себя датчик электромагнитного поля (приемные электромагнитные диполи), частотный преобразователь и развяэочные линии передачи, например, трансформаторные или оптические, осуществляющие гальваническую развязку с приемно-регистри-. рующим прибором (1).

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является моделирующее устройство; также содержащее ванну с электролитом и моделями, возбуждающий генератор с антенной системой, измерительный. зонд, частотный преобразователь, гетеродин и формирователь гетеродинного напряжения f 2).

Известные моделирующие устройства с удовлетворительной точностью работают до частот 5-10 мГц, так как существующие измерительные зонды моделирующих устройств не обеспечивают достаточной точности из-эа остаточного антенного эффекта (синфазной составляющей помех, возбуждаемых электромагнитным полем), обусловленного соединительными проводами и переключателем приемных диполей, кото-. рые соединяют их с частотным преобразователем. Длина соединительных проводов достаточна, чтобы паразитная наводка от электромагнитных полей на высокой частоте была ощутимой. При тщательной развязке изме15 рительного ЗС,нда от прие -регистрирующих приборов, например, с помощью передачи по световоду оптических сигналов экспериментально было установлено, что антенный эффект возникает только на вышеупомянутом участке. Диаграмма направленности приемных Электромагнитных диполей на повышенных частотах поэтому искажается и это искажение тем зна25 чительнее, чем меньше габариты приемных диполей. Этим обуславливается неточность измерения составляющих электромагнитного поля.

Большие габариты моделирующих

30 ванн (4.4 метра) известных устройств, 970395 а следовательно, и большие габариты моделей геоэлектрических структур также создают трудности при решении ряда трехмерных задач. В основном эти трудности связаны с изготовлением крупных моделей, тяжелых по ве- 5 су, и установлением их в ванну. Та,кое устройство непередвижное. Что.бы уменьшить линейные размеры ванны, например, в два раза, необходимо для обеспечения того же частотного перекрытия при соблюдении коэффициентов подобия повысить частотный диапазон устройства в четыре раза

60Р () =, где ). - длина волны в электролите, f - -частота электромаг- нитного поля, р- удельное сопротив ление электролита). Для соблюдения линейной разрешающей способности размеры приемных диполей должны Щ быть во столько же уменьшены. Поэтому очень актуальной задачей остается уменьшение помех на высокочастотном крае диапазона.

Цель изобретения - повышение точности моделирования на повышенных частотах.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем электролитическую ванну, гене- ЗО ратор однородного эле@громагнитного поля, излучающую антенну, гетеродин, блок задания порядка включения элект.ромагнитных диполей, измерительный блок, три линии передачи и измЕритель-. ный зонд, первый вход которого подключен через первую линию передачи к выходу гетеродина, второй вход через вторую линию передачи — к выходу блока задания порядка включения 4() электромагнитных диполей, а выход через третью линию передачи — к входу измерительного блока, причем, изМерительный зонд содержит приемные электромагнитные диполи, вклюЧенные к входам состветствующих усилителейпреобразователей промежуточной частоты и формирователь гетеродинного напряжения, выход которого подключен к объединенным входам усилителей-преобразователей промежуточной частоты, а вход является первым входом измерительного зонда, каждая линия передачи выполнена в виде последовательно соединенных светодиода, световода и фотодиода, а усилители-преобразователи промежуточной частоты измерительного зонда размещены внутри катушек электромагнитных диполей и в измерительный зонд введены временной селектор и 6() фильтр промежуточной частоты, вход которого соединен с объединенными выходами усилителей-преобразователей промежуточной частоты, а выход является выходом измерительного зонда, 65 при этом вход временного селектора является вторым входом измерительного зонда, а выходы подключены к управ- . ляющим входам соответствующих усилителей-преобразователей промежуточной частоты.

На фиг.1 приведена блок-схема устройства для моделирования электромагнитной индукции; на фиг.2 — функциональная схема измерительного зонда.

Устройство содержит электролити-! ческую ванну 1 с моделями, генератор

2 однородного электромагнитного поля, излучающую антенну 3, измерительный зонд 4, электромагнитные диполи 5-7 трехкомпонентные (Нх, Н, HZ), катушки которых имеют взаимно перпендикулярную намотку на кубической изоляционной основе, электромагнитные диполи 8 и 9 двухкомпонентные (Е„ и

Е ), усилители-преобразователи 10-14 промежуточной частоты, фильтр 15.промежуточной частоты, светодиод 16, световод 17, фотодиод 18, измерительный блок 19, формирователь 20 гетеродиннаго напряжения, фотодиод 21, <световод 22, светодиод 23, гетеродин 24, временной селектор 25, фо- тодиод 26, световод 27, светодиод

28, блок 29 задания порядка включения электромагнитных диполей.

Устройство работает следующим образом.

Электромагнитное поле, создава.емое в области ванны 1 антенной 3, возбуждает в электромагнитных диполях 5-9 измерительного зонда 4 электрический сигнал.

Сигнал от одного из диполей 5-9, в зависимости от поступления разрешающего потенциала (импульса)от временного селектора 25, поступает через один из усилителей-преобразователей 10-14 промежуточной часто-. ты в виде промежуточной частоты на вход фильтра 15 промежуточной частоты, размещенного снаружи магнитных диполей. Отфильтрованный и усиленный по току активным фильтром электрический сигнал промежуточной частоты поступает на светодиод 16, где преобразуется в световой поток и по световоду 17 передается через фотодиод 18 на блок 19..

Для обеспечения режима преобразования частоты преобразователей

10-14 в диагональ балансной схемт от формирователя 20 гетеродинного напряжения поступает напряжение гетеродина 24. Частота гетеродинного колебания задается внешним гетеродином 24, колебание которого с помощью светодиода 23 преобразуется в световое излучение, которое по световоду 22 поступает на фотодиод 21, где преобразуется опять

970395 в электрический сигнал, который в формирователе 20 принимает стандартный уровень.

Последовательность работы усилителей-преобразователей 10-14 промежуточной частоты задается включающими импульсами, поступающими от временного селектора 25, которые в определенном порядке открывают базово-эмиттерные переходы транзисторов усилителей-преобразователей промежуточной частоты, тем саум осу ществляя последовательный опрос каждого измерительного канала.

Электромагнитные диполи и усилители-преобразователи промежуточной частоты выполнены конструктивно в виде отдельного узла, соединенного с фильтром 15 промежуточной частоты, формирователем 20 гетеродинного напряжения и временным селектором 25 посредством разъема и вместе со светодиодом 16, фотодиодами 21 и 26, световодами 17, 22 и 27 составляют измерительный зонт| 4.

Фильтр 15 промежуточной частоты, аналогично известным устройствам, содержит симметричный резонансный

LC -контур 30 и дополнительный активный низкочастотный RC-фильтр 31, улучшающий согласование его со свето диодом 16.

Формирователь 20 гетеродинного напряжения состоит из фотоусилителя 32 и ограничителя 33 Вход фотоусилителя соединен с фотодиодом 21, а выход с ограничителем, где гетеродинное напряжение принимает стандартный уровень и форму.

Временной селектор 25 состоит из фотоусилителя 34, трехразрядного двоичного счетчикового делителя .35 и дешифратора 36. Кодовые электрические импульсы от блока 29 с помощью светодиода 28 преобразуются в световые, которые через световод 27 поступают на фотодиод 26, где преобразуются опять в электрический сигнал. Усиленные .фотоусилителем 34 временного селектора 25 импульсы поступают на трехразрядный счетчиковый делитель 35, где устанавливают его в заданное состояние. С помощью дешифратора 36 состояние триггеров счетчика преобразуется в 8-разрядный параллельный код с пятью независиьыми линейными выходами. Одновременно на двух и более выходах разрешающий потенциал-импульс не может возникнуть. Неиспользуемые три разряда являются меткой начала или конца цикла переключения частотных преобразователей.

Устройство позволяет реализовать точность измерения электромагнитных полей до 1Ъ в диапазоне свьш|е 35 мГц, упростить моделирование задач в двух поляризациях электромагнитного поля (E и Н -поляризациях} и тем саввам расширить класс решаем|х задач.

Формула изобретения

Устройство для моделирования элект-. ромагнитной индукции, содержащее электролитическую ванну, генератор. однородного электромагнитного поля, излучающую антенну, гетеродин, блок задания порядка включения электро 5 магнитных диполей, измерительный блок, три линии передачи и измерительный зонд, первый вход которого

-подключен через первую линию передачи к выходу гетеродина, второй вход

20 через вторую линию передачи — к выходу блока задания порядка вклю.чения электромагнитных динолей, через третью линию передачи — к вхо,ду измерительного блока, причем измерительный зонд содержит приемные электромагнитные диполи, подключенные к входам соответствующих усилителей-преобразователей промежуточной частоты, и формирователь гетероЗО динного напряжения, выход которого подключен к объединенным входам усилителей-преобразователей промежуточ.ной частоты, а вход является первым входом измерительного зонда, о т35 л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности моделирова» ния, каждая линия передачи выполнена в виде последовательно соединен.ных светодиода, световода и фотоди- .

40 ода, а усилители- преобразователи промежуточной частоты измерительного зонда размещены внутри катушек электромагнитных диполей, и в измеритель ный зонд введены временной селектор

45 и фильтр промежуточной частоты, вход которого соединен с объединенными выходами усилителей-преобразователей промежуточной частоты, а выход является выходом измерительного зонда, 5О при этом вход временного селектора является вторым входом измерительного зонда, а выходы подключены к управляющим входам соответствующих усилителей-преобразователей промежуточной частоты

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 572807, кл. G 06 G 7/48, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

9 329537, кл. G 06 G 7/48, 1972 (прототип).