RU189721U1

RU189721U1 - MEASURING DEVICE FOR GEOELECTRIC EXPLORATION

Info

Publication number: RU189721U1
Application number: RU2017132203U
Authority: RU
Inventors: Аркадий Владимирович Злобинский; Николай Васильевич Епихин; Анатолий Иоганович Паули; Вячеслав Павлович Славкин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Научно-Техническая Компания ЗаВеТ-ГЕО"
Priority date: 2017-09-14
Filing date: 2017-09-14
Publication date: 2019-05-31

Abstract

Полезная модель относится к области геофизики, в частности к геоэлектроразведке и предназначено для измерения геофизического сигнала-отклика геологической среды на возбуждение. Технический результат: расширение функциональных возможностей измерительного устройства за счёт обеспечения возможности измерения сигналов, порождаемых полем ТМ-поляризации. Измерительное устройство для геоэлектроразведки содержит измерительные каналы для подключения датчиков электрической и магнитной составляющих электромагнитного поля связанные с процессором. Каждый канал включает последовательно соединенные предусилитель и аналого-цифровой преобразователь АЦП. Устройство также содержит связанный с процессором блок времени. Дополнительно введен модуль общего управления, выполненный с возможностью формирования линейной измерительной шкалы с сохранением постоянной полосы пропускания измерительного канала при увеличении числа точек измерения, а также с возможностью подключения к управляющему компьютеру и пульту управления. Измерительное устройство для геоэлектроразведки может содержать два измерительных канала для измерения электрической составляющей поля и три измерительных канала для измерения магнитной составляющей поля. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.The utility model relates to the field of geophysics, in particular, to geoelectrical exploration and is intended to measure the geophysical signal-response of the geological environment to arousal. EFFECT: enhanced functionality of the measuring device by providing the ability to measure signals generated by the TM polarization field. The measuring device for geoelectromagnetic includes measuring channels for connecting sensors of electrical and magnetic components of the electromagnetic field associated with the processor. Each channel includes a series-connected preamp and analog-to-digital converter ADC. The device also contains a block of time associated with the processor. In addition, a general control module was introduced, which is capable of forming a linear measuring scale, preserving the constant bandwidth of the measuring channel with an increase in the number of measurement points, and also with the possibility of connecting to a control computer and a control panel. A measuring device for geoelectromagnetic can contain two measuring channels for measuring the electric field component and three measuring channels for measuring the magnetic component of the field. 1 hp f-ly, 3 ill.

Description

Полезная модель относится к области геоэлектроразведки с применением источников электромагнитного поля для возбуждения токов в геологической среде и предназначено для измерения геофизического сигнала-отклика геологической среды на возбуждение.The utility model relates to the field of geoelectrical exploration with the use of electromagnetic field sources to excite currents in the geological environment and is intended to measure the geophysical signal-response of the geological environment to the excitation.

Электромагнитное поле в геологической среде, возбуждаемое с помощью источника электромагнитного поля, может быть ТЕ-поляризации и ТМ-поляризации или их комбинацией. На фиг. 1 приведены схематические изображения электромагнитного поля в среде с возбуждением ТЕ-поляризации и ТМ-поляризации. Из рисунка видно, что поля являются ортогональными друг другу. При комбинированном поле, содержащем поле ТЕ-поляризации и ТМ-поляризации обычно преобладает отклик от поля ТЕ-поляризации. Производная магнитного поля по времени -∂В/∂t при использовании электромагнитного поля ТЕ-поляризации сильно отличается от производной магнитного поля по времени при использовании электромагнитного поля ТМ-поляризации. Сигналы отличаются по амплитуде, сигнал для поля ТЕ-поляризации намного больше, характеру сигнала, сигнал для поля ТЕ-поляризации обычно всегда уменьшается по времени, изменчивости сигнала, сигнал для поля ТЕ-поляризации обычно не имеет переходов через ноль и всегда спадает. На фиг. 2 приведены характерные сигналы производной магнитного поля по времени для полей ТМ и ТЕ-поляризации. На рис. 2 характерные сигналы выведены два раза в разных масштабах по оси Y. Кривая для поля ТЕ-поляризации представлена кружками. Кривая для поля ТМ-поляризации представлена крестами. Специализированный измеритель магнитного поля для электроразведки ТМ-поляризации создан для характерных сигналов порождаемых полем ТМ-поляризации.The electromagnetic field in the geological environment, excited by the source of the electromagnetic field, can be TE-polarization and TM-polarization or their combination. FIG. 1 shows a schematic representation of the electromagnetic field in a medium with the excitation of TE-polarization and TM-polarization. The figure shows that the fields are orthogonal to each other. With a combined field containing a field of TE-polarization and TM-polarization, the response from the field of TE-polarization usually prevails. The time derivative of the magnetic field –∂В / ∂t when using the electromagnetic field of the TE polarization is very different from the time derivative of the magnetic field when using the electromagnetic field of the TM polarization. Signals differ in amplitude, the signal for the TE polarization field is much larger, the nature of the signal, the signal for the TE polarization field usually always decreases in time, the signal variability, the signal for the TE polarization field usually does not have zero crossings and always decreases. FIG. 2 shows the characteristic signals of the time derivative of the magnetic field for the fields of the TM and TE polarization. In fig. 2 characteristic signals are displayed two times in different scales along the Y axis. The curve for the TE-polarization field is represented by circles. The curve for the TM-polarization field is represented by crosses. A specialized magnetic field meter for the TM-polarization electrical prospecting was created for the characteristic signals generated by the TM-polarization field.

Известен измеритель для геоэлектроразведки согласно патенту РФ 211514, содержащий измерительный канал, включающий последовательно соединенные предусилитель и АЦП, связанный с процессором, а также связанные с последним блок времени и приемо-передатчик. Вход запуска АЦП соединен с блоком времени, при этом кварцевый генератор и триггер соединены с входом блока времени через схему И-НЕ. Входы предусилителя являются измерительными входами измерителя, вход триггера - входом синхронизации измерителя, а вход и выход приемопередатчика являются информационными входом и выходом измерителя. Измеритель "Цикл-7" имеет ограниченные функциональные возможности - не позволяет измерять сигналы, порождаемые полем ТМ-поляризации, поскольку имеет ограниченное число каналов измерения, а также не позволяет производить измерения с использованием линейной шкалы измерения.Known meter for geoelectromagnetic according to the patent of the Russian Federation 211514, containing the measuring channel, including serially connected preamplifier and ADC, associated with the processor, as well as associated with the last unit of time and the transceiver. The ADC trigger input is connected to the time block, while the quartz oscillator and the trigger are connected to the time block input via the NAND circuit. The inputs of the preamplifier are the measuring inputs of the meter, the trigger input is the synchronization input of the meter, and the input and output of the transceiver are the information input and output of the meter. The Cycle-7 meter has limited functionality — it does not allow to measure signals generated by the TM polarization field, because it has a limited number of measurement channels, and also does not allow measurements using a linear measurement scale.

В качестве ближайшего аналога выбран измеритель "Цикл-7", описанный в источнике информации: Секачев М.Ю., Балашов Б.П., Саченко Г.В., Вечкапов О.П., Захаркин А.К., Тарло Н.Н., Могилатов B.C., Злобинский А.В. Аппаратурный электроразведочный комплекс "Цикл-7" // Приборы и системы разведочной геофизики 2006 N01(15), Стр. 44-46. Однако измеритель "Цикл-7" имеет ограниченные функциональные возможности - не позволяет измерять сигналы, порождаемые полем ТМ-поляризации, поскольку имеет ограниченное число каналов измерения, а также не позволяет производить измерения с использованием линейной шкалы измерения.As the closest analogue is selected the meter "Cycle-7", described in the source of information: Sekachev M.Yu., Balashov B.P., Sachenko G.V., Vechkapov O.P., Zakharkin A.K., Tarlo N. N., Mogilatov BC, Zlobinsky A.V. Instrumental electrical survey complex "Cycle-7" // Instruments and systems of exploration geophysics 2006 N01 (15), Pp. 44-46. However, the Cycle-7 meter has limited functionality — it does not allow measuring the signals generated by the TM polarization field, since it has a limited number of measurement channels, and also does not allow measurements using a linear measurement scale.

Предлагаемая полезная модель направлена на решение задачи расширения функциональных возможностей измерительного устройства для геоэлектроразведки.The proposed utility model is aimed at solving the problem of expanding the functionality of the measuring device for geoelectromagnetic.

Сущность полезной модели заключается в том, что в измерительное устройство для геоэлектроразведки, содержащее измерительные каналы для подключения датчиков электрической и магнитной составляющих электромагнитного поля, включающие последовательно соединенные предусилитель и аналого-цифровой преобразователь АЦП, связанные с процессором, а также связанный с последним блок времени, предлагается дополнительно ввести связанный с процессором модуль общего управления, выполненный с возможностью формирования линейной измерительной шкалы с сохранением постоянной полосы пропускания измерительного канала при увеличении числа точек измерения, а также с возможностью подключения к пульту управления и к управляющему компьютеру.The essence of the utility model lies in the fact that the measuring device for geoelectromagnetic, containing measuring channels for connecting sensors of electric and magnetic components of the electromagnetic field, including series-connected preamplifier and analog-to-digital converter ADC, associated with the processor, and also associated with the last time block, It is proposed to additionally introduce a common control module associated with the processor, configured to form a linear measuring scale. while maintaining constant measurement bandwidth when the number of measurement points and can be connected to the control panel and the host computer.

Измерительное устройство для геоэлектроразведки может содержать два измерительных канала для измерения электрической составляющей поля и три измерительных канала для измерения магнитной составляющей поля.A measuring device for geoelectromagnetic can contain two measuring channels for measuring the electric field component and three measuring channels for measuring the magnetic component of the field.

Предлагаемое измерительное устройство отличается от ближайшего аналога тем, что, во-первых, обеспечивает расширение функциональных возможностей, так как позволяет измерять характерные сигналы, порождаемые исследуемой геологической средой в ответ на возбуждение электромагнитным полем ТМ-поляризации. Новые функциональные возможности обеспечиваются за счет использования линейной шкалы времени с большим, по сравнению с измерителем «Цикл-7», числом точек измерения сигнала при сохранении постоянной полосы пропускания измерительного тракта для всех времен измерения. Полученный таким образом сигнал впоследствии обрабатывается адаптивным цифровым фильтром для подавления промышленной помехи и шумовизмерительного тракта. Во-вторых, предлагаемое измерительное устройство имеет три канала для измерения магнитной компоненты и два канала для измерения электрической компоненты, что позволяет эффективно измерять геофизический сигнал при возбуждении среды с помощью источника поля ТМ-поляризации.The proposed measuring device differs from the closest analogue in that, firstly, it provides enhanced functionality, as it allows to measure the characteristic signals generated by the geological medium in response to the excitation of the TM polarization by the electromagnetic field. New functionality is provided through the use of a linear time scale with a large, compared to the Cycle-7 meter, the number of signal measurement points while maintaining a constant bandwidth of the measuring path for all measurement times. The signal thus obtained is subsequently processed by an adaptive digital filter to suppress industrial noise and the noise measuring path. Secondly, the proposed measuring device has three channels for measuring the magnetic component and two channels for measuring the electrical component, which makes it possible to effectively measure the geophysical signal when the medium is excited using the source of the TM polarization field.

На фиг. 1 приведены схематические изображения электромагнитного поля в среде с возбуждением ТЕ-поляризации и ТМ-поляризации. На фиг. 2 приведены характерные сигналы производной магнитного поля по времени для полей ТМ и ТЕ-поляризации. На фиг. 3 приведена блок схема 5-ти канального измерительного устройства для геоэлектроразведки.FIG. 1 shows a schematic representation of the electromagnetic field in a medium with the excitation of TE-polarization and TM-polarization. FIG. 2 shows the characteristic signals of the time derivative of the magnetic field for the fields of the TM and TE polarization. FIG. 3 shows a block diagram of a 5-channel measuring device for geoelectromagnetic.

Пример выполнения предлагаемого измерительного устройства приведен на фиг. 3.An exemplary embodiment of the proposed measuring device is shown in FIG. 3

Измерительное устройство 1 содержит предназначенные для подключения датчиков 8,11 соответственно электрической и магнитной составляющих электромагнитного поля измерительные каналы, каждый из которых содержит последовательно соединенный предусилитель 2 и АЦП 3, соединенное с процессором 4 двунаправленной связью, который, в свою очередь, также двунаправлено, связан с блоком 5 времени и модулем 6 общего управления, осуществляющего взаимодействие с пультом 10 управления и управляющим компьютером 12. Сигнал с датчика 8 магнитной компоненты или с датчика электрической компоненты, в качестве которого используется измерительная линия 11, поступает в измерительный канал, содержащий последовательно соединенный предусилитель 2 и аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 3. Синхронизация временной шкалы измерений с работой источника электромагнитного поля (на фигурах не показан) и формирование временной шкалы измерений осуществляется с помощью спутниковой навигационной системы через блок 5 времени, соединенный с процессором 4. Сигналы от спутниковой навигационной системы (на фигурах не показана) поступают на блок 5 с помощью специализированных антенн 9. Управление каждым измерительным каналом осуществляется с помощью процессора 4. Общее управление измерительным устройством осуществляется модулем 6 общего управления. Модуль 6 общего управления связан с процессором 4, пультом 10 управления, управляющим компьютером 12 и выполнен с возможностью формирования линейной измерительной шкалы с сохранением постоянной полосы пропускания измерительного канала при увеличении числа точек измерения. Модуль 6 осуществляет обмен данными и командами с процессором 4, сохранение измеренных значений на внутреннем устройстве памяти, интерактивное взаимодействие с оператором посредством пульта 10 управления с индикатором (на фигурах не показан), обмен данными и командами с управляющим компьютером.Measuring device 1 contains measuring channels 8,11, respectively, for connecting the electric and magnetic components of the electromagnetic field, each of which contains a series-connected preamplifier 2 and an ADC 3, connected to the processor 4 by a bidirectional link, which in turn is also bidirectional connected with a time unit 5 and a general control module 6 that interacts with the control panel 10 and the control computer 12. The signal from the sensor 8 of the magnetic component or sensor electrical components, which is used as the measuring line 11, enters the measuring channel containing a serially connected preamplifier 2 and analog-to-digital converter (ADC) 3. Synchronization of the time scale of measurements with the operation of the source of the electromagnetic field (not shown in the figures) and the formation of a temporary the measurement scale is carried out using a satellite navigation system through time block 5 connected to the processor 4. Signals from the satellite navigation system (in figures n shown) is provided to block 5 using specialized antennas 9. Management each measuring channel is carried out by the processor 4. The overall management of the measuring device is carried out general control unit 6. Module 6 of the general control is connected with the processor 4, the control panel 10, the control computer 12 and is configured to form a linear measuring scale while maintaining a constant bandwidth of the measuring channel with an increase in the number of measurement points. Module 6 communicates data and commands with the processor 4, stores the measured values on the internal memory device, interacts with the operator via the control panel 10 with an indicator (not shown in the figures), and exchanges data and commands with the control computer.

Claims

1. Measuring device for geoelectromagnetic, containing measuring channels for connecting sensors of electrical and magnetic components of the electromagnetic field, including series-connected preamplifier and analog-to-digital converter ADC, associated with the processor, and also associated with the latter time unit, characterized in that it additionally contains a common control module associated with a processor, configured to form a linear measuring scale while maintaining a constant band transmission of the measuring channel with an increase in the number of measurement points, as well as with the ability to connect to the control computer and the control panel.

2. Measuring device for geoelectromagnetic according to claim 1, characterized in that it contains two measuring channels for measuring the electric field component and three measuring channels for measuring the magnetic component of the electromagnetic field.