CS218829B1

CS218829B1 - Apparatus for measuring geoelectric quantities

Info

Publication number: CS218829B1
Application number: CS665279A
Authority: CS
Inventors: Jan Halousek
Original assignee: Jan Halousek
Priority date: 1979-10-01
Filing date: 1979-10-01
Publication date: 1983-02-25

Abstract

Vynález se týká přístroje pro měření geoelektrických veličin, zejména zdánlivého specifického odporu, potenciálu vyzvané polarizace a spontánní polarizace. Náleží do oboru konstrukce měřicích přístrojů pro geofyzikální průzkum. Řeší problém snížení negativního vlivu rušivých signálů, superponovaných k měřeným geoelektrickým veličinám. Podstata vynálezu spočívá v tom, že výstup signálového zesilovače je spojen přes spínač řízený časovačem a přes odpor a paměťový kondenzátor s paměťovým zesilovačem, k jehož výstupu je připojeno měřidlo. Přístroje podle vynálezu lze využít i při jiných měřeních, kde se vyskytují rušivé signály, superponované k měřeným veličinám a kde je možno tuto veličinu převést na stejnosměrný elektrický signál.The invention relates to a device for measuring geoelectric quantities, in particular apparent resistivity, induced polarization potential and spontaneous polarization. It belongs to the field of construction of measuring instruments for geophysical exploration. It solves the problem of reducing the negative influence of interfering signals superimposed on the measured geoelectric quantities. The essence of the invention lies in the fact that the output of the signal amplifier is connected via a switch controlled by a timer and via a resistor and a storage capacitor to a storage amplifier, to the output of which a measuring instrument is connected. The devices according to the invention can also be used in other measurements where interfering signals superimposed on the measured quantities occur and where this quantity can be converted into a direct current electrical signal.

Description

Vynález -se týká přístroje pro· měření geoelektrických veličin, zejména zdánlivého' specifického' odporu, potenciálu vyzvané polarizace a spontánní polarizace, na jehož vstupu je zapojen signálový zesilovač. Jeho účelem je snížení negativního vlivu rušivých elektrických signálů, -superponovaných k měřeným geoelektrickým veličinám.The invention relates to an apparatus for measuring geoelectric quantities, in particular the apparent 'specific' resistance, the potential of polarized polarization and spontaneous polarization, at the input of which a signal amplifier is connected. Its purpose is to reduce the negative influence of disturbing electrical signals superimposed on the measured geoelectric quantities.

Geoelektrické průzkumné metody spočívají v měření, geoelektrických veličin ve vytyčeném prostoru. Přesnost naměřených hodnot těchto veličin je mimo jiné .závislá na vyloučení vlivu rušivých elektrických signálů, napětí, vyskytujících :se ve zkoumaném vytyčeném prostoru. Rušivými elektrickými signály jsou nejčastěji napětí indukovaná do zkoumaného' vytyčeného prostoru z průmyslové rozvodné sítě nebo z atmosférických. poruch a napětí, vznikající mezi měřicími elektrodami a zemskou kůrou.Geoelectric exploration methods consist of measurement of geoelectric quantities in the delineated space. The accuracy of the measured values of these variables is, inter alia, dependent on the elimination of the influence of disturbing electrical signals, voltages occurring in the delimited area under investigation. Disturbing electrical signals are most often the voltages induced into the surveyed space from the industrial grid or from atmospheric. faults and voltages occurring between the measuring electrodes and the earth's crust.

Jsou známé přístroje pro- měření geoelektrických veličin, u kterých se negativní vliv rušivých signálů odstraňuje kompenzací — Cs. AO č. 158 036. Před vlastním měřením geoelektrických veličin se nejdříve zjistí hodnota rušivých signálů a tato hodnota je při následném měření automaticky odpočítána od měřené geofyzikální veličiny. Nevýhodou známých přístrojů je, že nejsou způsobilé pro přesná měření geoelektrickýčh veličin ve zkoumaném vytyčeném prostoru, kde rušivé signály mají variabilní průběh. Kromě toho kompenzují rušivé signály v širokém kmitočtovém rozsahu, takže po skončení kompenzace, v době vlastního měření geoelektrických veličin nelze zjistit okamžitou úroveň rušivých signálů vyskytujících se ve zkoumaném prostoru.There are known instruments for measuring geoelectric quantities in which the negative influence of interfering signals is eliminated by compensation - Cs. AO No. 158 036. Before the actual measurement of geoelectric quantities, the value of interfering signals is first determined and this value is automatically subtracted from the measured geophysical quantity during the subsequent measurement. A disadvantage of known devices is that they are not suitable for accurate measurements of geoelectric quantities in the surveyed delimited area, where the interfering signals have a variable course. In addition, they compensate for interfering signals over a wide frequency range, so that when compensation is complete, at the time of geoelectric measurement, the instantaneous level of interfering signals occurring in the area under investigation cannot be ascertained.

Jsou také známé přístroje pro měření geoelektrických veličin, u kterých je negativní vliv rušivých signálů snížen zúžením rozsahu kmitočtového- pásma činnosti, zpomalováním odezvy-měřicích pruhů — Geomite R—401, výrobek fy Geotronics, USA nebo použitím integračního průměrování měřené veličiny viz Halousek, Příhoda ,,Integrující přijímač“, Sborník XVII. geofyzikálního sympózia, 1972. Zpomalování odezvy nežádoucím způsobem snižuje produktivitu práce s přístrojem a má poměrně malý účinek na snížení negativního vlivu rušivých signálů velmi nízkého kmitočtu, které vyžadují opačné vlastnosti přístroje. Integrační průměrování lze realizovat jen poměrně nákladnými obvod.y, v kterých jsou zpravidla .zařazeny dva čaáovače a ihvertor, a u kterých jsou vysoké požadavky na stálost parametrů.Also known are instruments for measuring geoelectric quantities in which the negative influence of interfering signals is reduced by narrowing the frequency band of action, slowing the response of the measuring strips - Geomite R — 401, manufactured by Geotronics, USA or using integration averaging of measured quantities see Halousek, "Integrating Receiver", Proceedings XVII. geophysical symposium, 1972. The slowing of the response undesirably reduces instrument productivity and has a relatively small effect in reducing the negative effect of very low frequency interfering signals that require opposite instrument properties. Integration averaging can only be realized by comparatively expensive circuits, in which two timers and an inverter are generally included, and in which there are high demands on the stability of the parameters.

Předmětem vynálezu, který odstraňuje uvedené nevýhody dosud známých přístrojů je přístroj pro měření geoelektrických veličin, zejména zdánlivého specifického odporu, potenciálu vyzvané polarizace a spontánní polarizace, na jehož vstupu je zapojen signálový zesilovač. Podstata vynálezu spočívá v tom, že signálový zesilovač je výstupem spojen přes .spínač připojený k časovači a přes odpor s paměťovým zesilovačem, k jehož výstupu a společné svorce je připojeno měřidlo, přitom mezi odpor a paměťový zesilovač je zapojen jedním vývodem paměťový kondenzátor, spojený druhým vývodem se společnou svorkou.The object of the invention, which obviates the mentioned disadvantages of the prior art devices, is an apparatus for measuring geoelectric quantities, in particular the apparent specific resistance, the potential of polarization to be invoked and spontaneous polarization, at the input of which a signal amplifier is connected. SUMMARY OF THE INVENTION The signal amplifier is connected via an output via a switch connected to a timer and via a resistor to a memory amplifier to which a meter is connected to the output and a common terminal, with a capacitor connected to one terminal between the resistor and the amplifier. terminal with common clamp.

Pro kontrolu nulování výstupu signálového zesilovače, pro funkci měření s pamětí a bez ní, je výhodné, když měřidlo je připojeno k výstupu paměťového zesilovače přes přepínač, spojený s výstupem signálového zesilovače.To control the resetting of the signal amplifier output, for the measurement function with and without memory, it is advantageous if the meter is connected to the output of the memory amplifier via a switch connected to the output of the signal amplifier.

Výhody přístroje podle vynálezu vyplývají ze zapojení odporů a paměťového kondenzátoru na výstupu: signálového zesilovače, tvořících analogový paměťový obvod.The advantages of the device according to the invention result from the connection of resistors and a memory capacitor at the output of a signal amplifier forming an analogue memory circuit.

Snížení negativního 'účinku rušivých signálů superponovaných k měřené geoelektrické veličině se dosahuje jednoduchými prostředky a ekonomicky. Přístroj poskytuje stabilní hodnotu signálu a umožňuje -tak připojení číslicového měřicího přístroje bez nutn osti úpravy in te gr ováný c h analogoěí slicových převodníků. Neklade vysoké nároky na přesnost a stálost součástí, zejména odporu, paměťového kondenzátoru a časovače. Ačkoliv je vybaven pouze jediným měřidlem, je způsobilý pro funkci měření s pamětí i bez ní, aniž by byla nutná inverze signálu.Reduction of the negative effect of interfering signals superimposed on the measured geoelectric quantity is achieved by simple means and economically. The instrument provides a stable signal value and allows the connection of a digital meter without the need for adjustment of integrated analogue analogue transmitters. It does not place high demands on accuracy and stability of components, especially resistor, memory capacitor and timer. Although equipped with only one meter, it is capable of measuring with or without memory without the need for signal inversion.

Konkrétní příklad přístroje pro měření geoelektrických veličin podle vynálezu je schematicky .znázorněn na, přiloženém výkrese, kde je blokové schéma zapojení přístroje.A specific example of an apparatus for measuring the geoelectric quantities according to the invention is schematically shown in the attached drawing, where a block diagram of the apparatus is shown.

Na vstupu přístroje pro měření geoelektrických veličin podle vynálezu je zapojen signálový zesilovač 1 se vstupní svorkou 2, který; je výstupem 3 spojen pres spínač 4 řízený časovačem 5 a přes odpor 8 s paměťovým zesilovačem 8. Mezi odpor 6 a paměťový zesilovač 3 je zapojen jedním vývodem paměťový kondenzátor 7. .Druhý vývod pa-, měťového kondenzátoru 7. je spojen se společnou svorkou· 10 přístroje·, podle vynálezu.A signal amplifier 1 with an input terminal 2 is connected to the input of the geoelectric quantity measuring device according to the invention; the output 3 is connected via a timer 4 controlled by a timer 5 and via a resistor 8 to a memory amplifier 8. A memory capacitor 7 is connected between the resistor 6 and the memory amplifier 3. The other terminal of the capacitor 7 is connected to a common terminal. 10 according to the invention.

Výstup . 3· signálového zesilovače 1 a výstup 9 paměťového zesilovače 8 jsou propojeny přes přepínač 11. K přepínači 11 a ke společné -svorce . 10 . je připojeno· měřidlo 12. V provedení přístroje podle vynálezu bez přepínače 11, na obrázku nezakresleno, je měřidlo 12 připojeno k výstupu 9 paměťového zesilovače 8 a ke společné' svorce 10.Output. 3 of the signal amplifier 1 and the output 9 of the memory amplifier 8 are connected via a switch 11. To the switch 11 and to the common terminal. 10. A meter 12 is connected. In an embodiment of the apparatus of the invention without a switch 11, not shown in the figure, the meter 12 is connected to the output 9 of the memory amplifier 8 and to the common terminal 10.

Při geofyzikálním průzkumu se připojí na svorky 2, 10 přístroije podle vynálezu měřicí zemní elektrody, na obrázku nezakreslené. Výstup 3 signálového zesilovače 1 je vynulován například integrátorem, na obrázku nezakresleným, takže mezi ním a společnou svorkou 10 je nulbvé napětí. Působením budicího proudu, vysílaného do zkoumaného vytyčeného prostoru pres napájecí zemní elektrody, na obrázku ‘také nezakreslené, postupně narůstá a ustaluje se napětí mezi vstupní svorkou 2 a společnou svorkou 10, a tím i mezi výstupem 3 signé218829In the geophysical survey, earth electrodes (not shown) are connected to the terminals 2, 10 of the apparatus according to the invention. The output 3 of the signal amplifier 1 is reset, for example, by an integrator, not shown in the figure, so that there is a zero voltage between it and the common terminal 10. Due to the excitation current sent to the surveyed area through the ground electrodes, also not shown in the figure, the voltage gradually increases and stabilizes between the input terminal 2 and the common terminal 10 and thus between the output 3 of the signal218829

S lového zesilovače 1 a společnou svorkou 10. Přepínač 11 se nastaví do polohy, v které měřidlo 12 je připojeno k výstupu 9 paměťového zesilovače 8. Ručně nebo automaticky je uveden do činnosti časovač 5, který na dobu 200 ms, tj. na dobu desetinásobku periody průmyslového kmitočtu sepne spínač 4. Paměťový kondenzátor 7 -se nabíjí přes odpor 6 napětím, které je mezi výstupem 3 signálového zesilovače 1 a společnou svorkou 10. Doba 200 ms je dostatečná pro ustálení napětí na výstupu 3 signálového zesilovače 1, jehož nárůst je zpomalován povrchovým jevem v celém geoelektrickém napájecím a měřicím zařízení, na obrázku nezakresleném. Protože časová konstanta určená hodnotou odporu 6 a paměťového kondenzátoru 7 je 40 ms, tj. pětkrát menší než doba sepnutí spínače 4, nabije se paměťový kondenzátor 7 s dostatečnou přesností na stejnou hodnotu napětí, jaké je na výstupu 3 signálového zesilovače 1. Paměťový zesilovač 8, realizovaný jako sledovač, operační zesilovač s plnou zápornou zpětnou vazbou, umožňuje svým velkým vstupním odporem měřit napětí na paměťovém kondenzátoru 7 po dobu nutnou k pohodlnému odečtu měřené geoelektrické veličiny na měřidle 12.With the power amplifier 1 and the common terminal 10. The switch 11 is set to the position in which the meter 12 is connected to the output 9 of the memory amplifier 8. The timer 5 is actuated manually or automatically for 200 ms, i.e. ten times the industrial frequency period closes switch 4. The memory capacitor 7-is charged via a resistor 6 with a voltage that is between output 3 of the signal amplifier 1 and the common terminal 10. A 200 ms time is sufficient to stabilize the voltage at output 3 of the signal amplifier 1 surface phenomenon throughout the geoelectric power and measurement equipment, not shown in the figure. Since the time constant determined by the value of the resistor 6 and the memory capacitor 7 is 40 ms, i.e. five times less than the switch-on time of switch 4, the memory capacitor 7 charges with sufficient accuracy to the same voltage value as output 3 of the signal amplifier 1. , implemented as a follower, an operational amplifier with full negative feedback, allows, by its large input resistance, to measure the voltage at the memory capacitor 7 for the time necessary to conveniently read the measured geoelectric quantity on the meter 12.

Uložení hodnoty měřené geoelektrické veličiny v paměťovém kondenzátoru 7 nastane v nejkratší možné době, vymezené povrchovým jevem celého geoelektrického na8 pájecího a měřicího zařízení, na obrázku nezakresleného. Maximální zkrácení této doby se projevuje snížením negativního vlivu rušivých signálů, jejichž půlperioda je delší, než doba sepnutí spínače 4. Negativní vliv rušivých signálů, jejichž kmitočet je vyšší než reciproká hodnota součinu 2 II R . . C, kde R je hodnota odporu 6 a C je hodnota paměťového kondenzátoru 7, je snižován s rostoucím kmitočtem s poklesem 20 dB na dekádu.The storage of the value of the measured geoelectric quantity in the memory capacitor 7 occurs in the shortest possible time, defined by the surface phenomenon of the whole geoelectric soldering and measuring device, not shown in the figure. The maximum shortening of this time is reflected in the reduction of the negative effect of interfering signals whose half-period is longer than the switch-on time of switch 4. The negative effect of interfering signals whose frequency is higher than the reciprocal of 2 II R. . C, where R is the value of the resistor 6 and C is the value of the memory capacitor 7, is decreased with increasing frequency with a decrease of 20 dB per decade.

Rušivé signály, jejichž perioda je rovna době sepnutí spínače 4 nebo je jejím celistvým násobkem jsou zcela potlačeny.Interference signals whose period equals or is a multiple of the switch-on time of switch 4 are completely suppressed.

Rušivé signály, jejichž půlperioda je delší než doba sepnutí spínače 4 jsou potlačeny úměrně k poměru délky těchto časových intervalů.Interference signals whose half-period is longer than the switch-on time of switch 4 are suppressed in proportion to the ratio of the length of these time intervals.

Jestliže se rušivé signály ve zkoumaném prostoru nevyskytují, je možno měřit geoelektrické veličiny přístrojem podle vynálezu přímo, s vyřazením paměťového kondenzátoru 7 z činnosti. Dosáhne se toho přepnutím přepínače 11 do polohy, v které je měřidlo 12.If the interference signals do not occur in the examined area, it is possible to measure the geoelectric quantities by the device according to the invention directly, with the memory capacitor 7 out of operation. This is achieved by moving the switch 11 to the position where the meter 12 is.

Přístroje podle vynálezu je možno využít nejen při stejnosměrných geoelektrických měřeních, ale i při jiných měřeních, kde se vyskytují nežádoucí rušivé signály, superponované k měřeným veličinám, a kde je možno tuto veličinu převést na stejnosměrný elektrický signál.The devices according to the invention can be used not only in DC geoelectric measurements, but also in other measurements where undesirable interfering signals are superimposed on the measured quantities and where this quantity can be converted into a DC electrical signal.

Claims

Apparatus for measuring geoelectric quantities, in particular the apparent specific resistance, the potential of polarized polarization and spontaneous polarization, at the input of which a signal amplifier is connected, characterized in that the signal amplifier (1) is connected via an output (3) via a switch (4) connected to a timer (5) and via a resistor (6) with a memory amplifier (8) to which a meter (12) is connected to the output (9) and a common terminal (10), and connected between the resistor (6) and the memory amplifier (8) one terminal of a memory capacitor (7) connected by the other terminal to a common terminal (10).

Device according to claim 1, characterized in that the meter (12) is connected to the output (9) of the memory amplifier (8) via a switch (11) connected to the output (3) of the signal amplifier (1).