RU1777110C - Устройство дл геоэлектроразведки - Google Patents

Abstract

Использование при поисках месторождений полезных ископаемых методом переходных процессов Сущность изобретени  устройство содержит распределитель 6 импульсов , дозирующий и накопительный конденсаторы , коммутатор аналоговых сигналов и усилитель посто нного тока, причем вход распределител  импульсов  вл етс  входом синхронизации устройства, к первому выходу распределител  импульсов подключены объединенные первый и третий входы управлени  коммутатора аналоговых сигналов, объединенные второй и четвертый входы управлени  которого подсоединены к второму выходу распределител  импульсов, к третьему и четвертому выходам распределител  подключены п тый и шестой входы управлени  коммутатора аналоговых сигналов, перва  и втора  обкладки накопительного конденсатора подсоединены к объединенным первому с вторым и третьему с четвертым аналоговыми входами коммутатора аналоговых сигналов, объединенные первый, четвертый и шестой аналоговые выходы коммутатора подключены к выходу усилител  посто нного тока, неинвертирующий вход которого соединен с шиной нулевого потенциала, а к инвертирующему входу усилител  подключены объединенные второй, третий и п тый аналоговые выходы коммутатора аналоговых сигналов, а также аналого-цифровой преобразователь и регистр цифровых кодов . Поэтому выходной параметр устройства  вл етс  линейной функцией от изменени  входного сигнала, чем обеспечивает непосредственное измерение скорости затухани  измер емых импульсных сигналов. 4 ил сл XJ XI XI

Description

Изобретение относитс  к информационно-измерительной технике предназначено дл  функционального и статистического преобразовани  случайны бипол рных сигналов и монет быть исполозовано в цифровой геофизической аппаратуре, предназначенной дл  поиска и исследовани  месторождений полезных ископаемых методом переходных процессов и вызванной пол ризации.

Известно устройство дл  геоэлектроразведки методом переходных процессов, содержащее совмещенные источник и приемник пол , генератор синхронизации, три схемы задержки импульсов, блокирующее устройство, импульсный усилитель, фиксатор уровн  сигналов, синхронный фильтр и регистратор

Недостатком этого устройства  вл етс  низка  помехозащищенность, что уменьшаО

ет глубинность исследований. Кроме того, в этом устройстве используетс  принцип накоплени  значений входных сигналов на RC-цепочке. Сигнал на выходе такого накопител  не может быть больше входного, т.е. дл  обработки слабых сигналов необходим дополнительный усилитель, а это вносит дополнительную погрешность в результат измерений .

Известно также устройство, которое содержит источник питани , генераторный контур, распределитель импульсов, задающий генератор, ждущий мультивибратор, мощный ключ, триггер, узел подсчета числа накоплений, приемный контур, аттенюатор, усилитель, коммутатор, инвертор, интегратор и регистратор.

Это устройство осуществл ет интегрирование бипол рных импульсных сигналов на заданном временном интервале с последующим усреднением результатов интегрировани . Однако при интегрировании положительного экспоненциального импульса сигнал с выхода усилител  поступает на вход интегратора непосредственно через первый канал коммутатора, а при интегрировании отрицательного импульса через инвертор напр жени  и второй открытый канал коммутатора.

Использование инвертора напр жени  приводит к дополнительной погрешности измерени , поскольку практически невозможно установить коэффициент передачи инвертора равным единице. Другой причиной снижени  точности измерени   вл етс  наложение на отрицательный импульс напр жени  смещени  нул  на выходе инвертора , которое в реальных услови х измен етс  о зависимости от изменении условий окружающей среды.

Известно также устройство дл  геоэлектроразведки , состо щее из распределител  импульсов, коммутатора аналоговых сигналов , зар дного резистора, интегрирующего и накопительного конденсаторов и усилител  посто нного тока, причем вход распреде- лител  импульсов  вл етс  входом синхронизации устройства, к первому, второму , третьему, четвертому, п тому и шестому выходам распределител  импульсов подключены соответствующие входы управлени  коммутатора аналоговых сигналов, первый и второй аналоговые входы коммутатора объединены и подсоединены к выходу усилител  посто нного тока,  вл ющемус  выходом устройства, куда также подключена одна из обкладок накопительного конденсатора, объединенные третий, четвертый и п тый аналоговые входы и шестой выход коммутатора соединены

с инвертирующим входом усилител  посто нного тока, неинвертирующий вход которого подключен к шине нулевого потенциала, шестой вход коммутатора через разр дный резистор подключен к информационному входу устройства, к объединенным первому и третьему выходам коммутатора подсоединена одна из обкладок интегрирующего конденсатора, втора 

обкладка которого подключена в точку соединени  второго и четвертого выходов коммутатора .

Недостатком этого устройства  вл етс  низка  точность измерени , обусловленна 

методической составл ющей погрешности измерени , вызванной измен ющейс  во времени крутизной информационных импульсов . Особенно большое вли ние указанна  составл юща  погрешность вносит

в случа х, когда необходимость оценить скорость затухани  измерительных импульсов при обработке результатов зондировани  месторождений полезных ископаемых импульсными электромагнитными методами с целью определени  процентного со- дерхони  в руде того или иного металла.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерений.

На фиг. 1 представлена структурна  схема за вл емого устройства; на фиг. 2 - эпюры импульсов напр жени , по сн ющие его работу; на фиг. 3 - схема распределител  импульсов; на фиг. 4 - эпюры импульсов напр жени , по сн ющие сущность функционировани  распределител  импульсов. Устройство состоит из распределител  1 импульсов, дозирующего конденсатора 2 и накопительного конденсатора 3, коммутатора 4 аналоговых сигналов, усилител  5

посто нного тока, аналого-цифрового преобразовател  6 и регистра 7. Устройство содержит также вход 8 синхронизации, информационный вход 9 и выход 10, а распределитель 1 импульсов имеет п ть выходов 11-15. Вход распределител  1 импульсов соединен с входом 8 синхронизации . К первому выходу 11 распределител  1 импульсов подключены объединенные второй и четвертый входы управлени  коммутатора 4, п тый и шестой входы управлени  которого соединены с третьим и четвертым выходами 13 и 14 распределител  1. Одна обкладка дозирующего конденсатора 2 соединена с входом 9, а втора  - с п тым аналотовым входом коммутатора 4. К объединенным первому с вторым и третьему с четвертым аналоговым входам коммутатора 4 присоединены обкладки накопительного конденсатора 3. Объединенные первый,

четвертый и шестой выходы коммутатора 4

подключены в точку соединени  выхода усилител  5 посто нного тока с аналоговым входом аналого-цифрового преобразовател  б, шестой аналоговый вход коммутатора 4 объединен со своим вторым, третьим и п тым выходами и подключен к инвертирующему входу усилител  5 посто нного тока, неинвертирующий вход которого соединен с шиной нулевого потенциала. К п тому выходу 15 распределител  1 импульсов присоединен вход запуска аналого-цифрового преобразовател  6, к цифровым выходам которого подключены информационные входы регистра 7, вход синхронизации которого соединен с выходом КОНЕЦ ПРЕОБРАЗОВАНИЯаналого-цифрового преобразовател  6. а выходы регистра 7 подключены к выходу 10 устройства.

Как показано на фиг. 2. диаграмма 16 иллюстрирует сигнал на входе 8 синхронизации устройства, диаграмма 17 - это эпюра импульсов на информационном входе 9 устройства , диаграммы 18-22 - это сигналы, представленные соответственно на третьем , первом, втором, п том и четвертом выходах 13. 11. 12, 15 и 14 распределител  1 импульсов.

Как показано на фиг. 3. распределитель 1 импульсов содержит выпр митель 23, диод 24. резистор 25. четыре одновибратора 26-29, счетный триггер 30, три элемента 31- 33 совпадений, счетчик 34 импульсов и три элемента 35-37 ИЛИ.

Как показано на фиг. 4, диаграмма 38 иллюстрирует форму синхроимпульсов на входе выпр мител  23, диаграмма 39 - это эпюра синхроимпульсов на выходе выпр мител  23: диаграмма 40 - эпюра импульсов на входе установки в ноль триггера 30; диаграммы 41 и 42 - эпюры импульсов напр жени  на пр мом и инверсном выходах триггера 30; диаграмма 43 - эпюра импульсов напр жени  на пр мом выходе одно- вибратора 26; диаграмма 44 - эпюра импульсов напр жени  на выходе одновибратора 27; диаграмма 45 - эпюра импульсов напр жени  на выходе элемента 31 совпадений; диаграмма 46 - эпюра импульсов напр жени  на выходе элемента 35 ИЛИ; диаграмма 47 - эпюра импульса напр жени  на выходе переполнени  счетчика 34; диаграмма 48 - эпюра импульсов напр жени  на выходе одновибратора 28; диаграмма 49 - эпюра импульсов напр жени  на выходе элемента 33 совпадений; диаграмма 50 - эпюра импульсов напр жени  на выходе элемента 36 ИЛИ; диаграмма 51 - эпюра импульсов напр жени  на выходе элемента 37 ИЛИ; диаграмма 52 - эпюра импульсов напр жени  на выходе одновибратора 29.

Устройство работает следующим образом .

Пусть на вход 8 поданы синхронизирующие импульсы, представленные на диаг- рамме 16 на фиг. 2, а на вход 9 - последовательность бипол рных информационных импульсов, показанных на диаграмме 17 на фиг. 2, причем положительному информационному импульсу соответствует

положительный синхроимпульс и наоборот. Под действием последовательности синхроимпульсов на первом, втором, третьем , четвертом и п том выходах 11-15 распределител  1 формируютс  импульсные

потоки, представленные на диаграммах 19, 20, 18, 22 и 21 на фиг. 2, соответственно.

Пусть ключи коммутатора 4 замыкаютс  под действием на его входы управлени  потенциала логического нул . Тогда из диаграмм 18-22 следует, что в исходном состо нии открыт лишь шестой канал коммутатора 4, закорачивающий инверсный вход с выходом усилител  5 посто нного тока.

По приходу положительных информационного и синхронизирующего импульсов напр жени  вначале, на врем  тэ + тс (см. диаграмму 18 на фиг. 2), открываетс  п тый канал коммутатора 4 и конденсатор 2 на

прот жении времени тэ зар жаетс  до значени  входного сигнала. В момент времени, равный Т3 на конденсаторе 2 имеетс  зар д

qi CiAi, где Ci - емкость конденсатора 2;

AI - значение входного сигнала в момент времени Т3.

Под действием положительного импульса тс (диаграмма 22 на фиг. 2) закрываетс  шестой канал коммутатора 4, а отрицательным импульсом (потенциал логического нул ), показанным на диаграмме 19 на фиг, 2, открываютс  первый и третий каналы коммутатора 4, подключа  конденсатор 3 за врем  тс в цепь отрицательной обратной

св зи усилител  5. Перезар жа сь на прот жении времени тс от значени  AI до А2, конденсатор 2 сообщает накопительному конденсатору 3 зар д AAi;

где: AAi Ai - Аа.

После окончани  первого импульса тс коммутатор 4 возвращаетс  в исходное состо ние до по влени  отрицательных синхронизирующего и информационного

импульсов. Далее вновь открываетс  на врем  Т3 + тс п тый канал коммутатора 4 и конденсатор 2, спуст  интервал времени гэ, зар жаетс  до значени  -Ai входного сигнала . Вторым положительным импульсом (диаграмма 22 на фиг. 2) закрываетс  шестой канал коммутатора 4, а под действием первого отрицательного импульса (диаграмма 20 на фиг. 2) с выхода 12 распределител  1 открываютс  второй и четвертый каналы коммутатора 4, подключа  накопительный конденсатор 3 в цепь отрицательной обратной св зи противоположными обкладками. Перезар жа сь от значени  входного сигнала -Ai до -Аа, конденсатор 2 на прот жении времени тс вновь сообщает накопительному конденсатору 3 зар д

Aq Ci AAi.

После окончани  второго импульса гс, представленного на диаграмме 22 (фиг. 2) коммутатор 4 возвращаетс  в исходное состо ние , а конденсатору 3 за одну пару им- пульсоп Тс сообщаетс  зар д 2 A q, т.е. на нем по вл етс  напр жение

где С2 - емкость конденсатора 3.

Под действием следующим т-1 пар информационных импульсов описанный процесс повтор етс  и на конденсаторе 3 после 2m-ro импульса тс образуетс  напр жение

U . г-Са

После окончани  2т-го импульса тс конденсатор 3 остаетс  подключенным в цепи отрицательной обратной св зи усилител  5 еще на прот жении времени то + ф). Под действием заднего положительного фронта 2m-ro импульса тс, представленного на диаграмме 21 (фиг. 2), запускаетс  аналого- цифровой преобразователь 6, который преобразует напр жение Ug в цифровой код. Дл  того, чтобы полностью закончилось преобразование UЈ в цифру, длительность должна удовлетвор ть неравенству

(Го + Zc) tnp,

гдеtnp-врем  преобразовани  напр жени  Ui в цифру.

Цифровой код записываетс  в регистр 7 импульсом , сформированным на выходе КО- НЕЦ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ преобразовател  б и хранитс  в нем на прот жении следующих m циклов работы устройства. .

Дл  подготовки устройства к следующему циклу работы конденсатор 3 разр жаетс  на прот жении времени (k (диаграмма 19 на фиг. 2) через открытый шестой канал конденсатора 4.

Таким образом, на выходах 10 устройства формируетс  числовой код

N K0 AAi,

где Ко КАЦП 2т «- const - масштабный

коэффициент измерени  значени  AAi;

5

5

5

0

0

5

клцп - коэффициент преобразовани  преобразователем 6 напр жени  U в код.

Распределитель 1 работает следующим образом.

Claims (1)

1. При поступлении на входную клемму О устройства разнопол рных синхроимпульсов (диаграмма 38 на фиг. 4) на выходе выпр мител  23 формируетс  однопол рна  последовательность импульсов (диаграмма 39 на фиг. 4), поступающа  на вход одновиб- ратора 26 и счетный вход триггера 30. В результате на пр мом и инверсном выходах триггера 30 образуютс  импульсные последовательности , представленные на диаграммах 41 и 42 на фиг. 4, а на пр мом выходе одновибрзтора 26 - сигнал, представленный на диаграмме 43 на фиг. 4. Задним фронтом импульса с инверсного выхода од- новибратора 26 запускаетс  одновибратор 27 и на его выходе формируетс  импульсна  последовательность (диаграмма 44 на фиг. 4), поступающа  на первые входы элементов 31-33 совпадений и элемента 35 ИЛИ. На второй вход последнего подаютс  импульсы напр жени  с пр мого выхода одно- вибратора 26. В итоге, на выходе элемента 35 ИЛИ образуетс  сигнал, представленный на диаграмме 46 на фиг. 4. Коммутирующие импульсы с пр мого и инверсного выходов триггера 30 (диаграммы 41 и 42 па фиг. 4), синхронизируемого по входу установки в ноль сигнала (диаграмма 40 на фиг. 4), с выхода диода 24 поступают на вторые входы элементов 31 и 32 совпадений. На выходе элемента 31 совпадений образуетс  сигнал, представленный на диаграмме 45 на фиг. 4. Импульсы с выхода одновибратора 27 проход т через элемент 32 совпадений в моменты времени, когда на его первом входе присутствует потенциал логической единицы с инверсного выхода триггера 30, Импульсы напр жени  с выхода элемента 32 совпадений поступают на счетный вход счетчика 37. В результате, на выходе последнего после регистрации m пар входных бипол рных информационных импульсов по вл етс  сигнал, представленный на диаграмме 47 на фиг. 4. Положительным фронтом импульса с выхода переполнени  CR-счетчика 34 запускаетс  одновибратор 29, на выходе которого формируетс  импульс , представленный на диаграмме 48 на фиг. 4, Сигнал с выхода одновибратора 28 поступает одновременно на первые входы элементов 36 и 37 ИЛИ, а также на вход запуска одновиОратора 22. На пторой вход элемента 36 ИЛИ подаетс  сигнал с выхода одиовибратора 27. Следовательно, на выходе элемента 36 ИЛИ образуетс  импульсна  последовательность, показанна  на диаграмме 50 на фиг. 4. Одновибратор 29 запускаетс  задним фронтом импульса с выхода одновибратора 28 и формирует импульс, представленный на диаграмме 52. На выходе элемента 37 ИЛИ под действием на его входах сигналов с выхода элемента 32 совпадений и выходов одновибраторов 28 и 29 формируетс  сигнал, представленный на диаграмме 51 на фиг. 4. На выходе элемента 33 совпадений формируетс  сигнал, представленный на диаграмме 49 на фиг. 4. Таким образом, выходной параметр устройства  вл етс  линейной функцией от изменени  входного сигнала в заданном интервале времени. Следовательно, он обеспечивает непосредственное измерение скорости затухани  входных импульсных сигналов в реальном масштабе времени без дополнительных вычислений за счет чего повышаетс  точность измерений. Формула изобретени  Устройство дл  геоэлектроразведки, содержащее распределитель импульсов, состо щий из трех элементов совпадений, выпр мител , вход которого объединен с анодом диода и служит одновременно вхо- дом распределител  импульсов и входом синхронизации устройства, катод диода объединен с входом установки в О счетного триггера и через резистор подсоединен к шине нулевого потенциала, объединенные счетный вход триггера и вход запуска первого одновибратора подключены к выходу выпр мител , к инверсному выходу первого одновибратора присоединен вход запуска второго одновибратора, к выходу которого подключены первые входы первого и второго элементов совпадений, вторые входы которых подключены к пр мому и инверсному выходам счетного триггера, а также содержащее дозирующий и накопительный конденсаторы , коммутатор аналоговых сигналов и усилитель посто нного тока, причем к первому выходу распределител  импульсов подключены объединенные первый и третий входы управлени  коммутатора аналоговых сигналов, объединенные второй и четвертый входы управлени  которого подсоединены к второму выходу распределител  импульсов, к третьему и четвертому выходам распределител  подключены п тый и шестой входы управлени  коммутатора аналоговых сигналов, перва  и втора  обкладки накопительного конденсатора подсоединены соответственно к объединенным первому с вторым и третьему с четвертым аналоговым входом коммутатора аналоговых сигналов, объединенные первый , четвертый и шестой аналоговые входы коммутатора подключены к выходу усилител  посто нного тока, неинвертирующий вход которого соединен с шиной нулевого потенциала, а к инвертирующему входу усилител  посто нного тока присоединены объединенные второй, третий и п тый аналоговые входы коммутатора аналоговых сигналов , отличающеес  тем, что, с целью

   повышени  точности измерений, в него дополнительно введены аналого-цифровой преобразователь и регистр, при этом п тый аналоговый вход коммутатора аналоговых сигналов подсоединен к информационному

   входу устройства через дозирующий конденсатор , шестой вход коммутатора подсоединен к инвертирующему входу усилител  посто нного тока, аналоговый вход аналого- цифрового преобразовател  подключен к

   выходу усилител  посто нного тока, вход запуска аналого-цифрового преобразовател  присоединен к п тому выходу распределител  импульсов, к цифровым выходам аналого-цифрового преобразовател  подключены информационные входы регистра, вход синхронизации которого соединен с выходом сигнала конца преобразовани  аналого-цифрового преобразовател , выходы регистра служат выходами устройства, а

   в распределитель импульсов введены счетчик импульсов, третий.и четвертый одноеиб- раторы и три элемента ИЛИ, при этом выход первого элемента совпадений служат первым выходом распределител  импульсов,

   вторым выходом которого служит выход третьего элемента ИЛИ, первые входы первого и второго элементов ИЛИ объединены с первым входом третьего элемента совпадений и подключены к выходу второго одновибратора , второй вход первого элемента ИЛИ присоединен к пр мому выходу первого одновибратора, объединенные второй вход второго элемента ИЛИ, первый вход третьего элемента ИЛИ, второй вход третьего элемента совпадений и вход запуска чет- вертого одновибратора подключены к выходу третьего одновибратора, вход запуска которого подключен к выходу переполнени  счетчика импульсов, второй и третий

   входы третьего элемента ИЛИ присоединены соответственно к выходу четвертого одновибратора и выходу второго элемента совпадений, соединенному также с тактовым входом счетчика импульсов, а выходы

   первого и второго элементов ИЛИ и выход третьего элемента совпадений служат соответственно третьим, четвертым и п тым выходами распределител  импульсов.

   }

   10