SU1144069A1 - Устройство дл геоэлектроразведки - Google Patents

Abstract

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ , содержащее первый и второй незаземленные датчики, генера-. тор импульсов тоха, выход которого подключен к сигнальному входу коммутатора , снабженного управл клцим входом, аналого-цифровой измеритель сигнала, снабженный сигнальным и управл ющим входами, выход которого подключен к входу цифрового вычислител , подключенного своим выходом к входу схемы управлени , снабженной стробируншщм и коммутирующим выходами, причем последний подключен к управл ющему входу коммутатора, отличающеес  тем, что, с целью повышени  производительности и разрешающей способности, оно содержит третий незаземленный датчик, двухтактный вентиль с импульсным выходом, анализатор сигнала с импульсным выходом , причем выходы всех датчиков соответственно подключены к первому, сл .второму и третьему выходам коммутатора , четвертый выход которого подключен к сигнальному входу измерител  и входу анализатора, своим выходом подключенного к первому входу двухтактного вентил , второй и третий входы которого подключены к стробирующему входу схемы управле4 ни  и к выходу вычислител ,а выход- к управл ющему входу измерител . о о: со

Description

2,Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что первьй, второй и третий датчики вьтолнены в виде соосных проводных рамок, размещенных в одной плоскости и имеющих взаимно уменьшающиес  определ ющие размеры.,

3.Устройство по пп. 1 и 2, о тличающеес  тем, что анализатор содержит предусилитель, устройства определени  времени по влени  максимального положительного значени  сигнала, максимального от;рицательного значени  сигнала, импульсные формирователи, собирательную схему, выход предусилител  подключен к выходам устройств определени  времени по влени  максимального положительного значени  сигнала, максимального отрицательного значени  сигнала, причем выходы всех устройств через импульсные формирователи подключены к входам собирательной схемы, выход которой служит выходом анализатора сигнала .

Изобретение относитс  к техничес к5й физике, а более конкретно к техническим средствам индуктивной электроразведки по методу переходных процессов, и предназначено дл  использовани  при структурно-геологическом картировании, иззгч.ении особенностей глубинного строени  ге логических структур, а также исследований естественных и искусстве ных объектов, залегающих под зем- ной поверхностью.

Известны устройства дл  индуктивной геоэлектроразведки, содержаnpie генераторное устройство, импульсные преобразователи измер емого вторичного пол , измеритель переходных процессов и цифровой вычислитель физических параметров геологических объектов PJ .

Основным недостатком этих устройств  вл етс  мала  производительность при поисках структурньк неоднородностей в обследуемом районе . Это обусловлено тем, что в каждой -точке пространства производитс  полное изменение и регистрахщ  импульсной реакции вторичного пол  по множеству отсчетов в дискретные моменты времени, При картировании малых глубин эти устройства способны реализовать один отсчет на один зондирующий импульс, что требует дл  многоотсчетной регистрации подачи зондирующего цуга импульсрв, соответственно удлин ет врем  обследовани  каждой локальной геологической области и снижает производительность труда.

Наиболее близким к изобретению  вл етс  устройство дл  индуктивной геоэлектроразведки, содержащее первый и второй незаземленные датчики , генератор импульсов тока, выход которого подключен к сигнальном входу коммутатора, снабженного управл ювщм входом, аналого-цифровой измеритель сигнала, снабженный сигнальным и управл ющим входами, выход которого подключен к входу цифрового вычислител , подключенног своим выходом к входу схемы управлени , снабженной стробирующим и коммутирующим выходами, причем последний подключен к управл ющему входу коммутатора iz .

Недостатки известного устройства заключаютс  в следующем. Автоматическа  адаптаци  частоты следовани  и параметров импульсов цуга, реализованна  в устройстве, к свойствам обследуемой геологической структуры несколько увеличивает производительность , но не измен ет требуемого числа дискретных отсчетов дл  анализа импульсной реакции вторичного пол . Это не позвол ет использовать устройства в наиболее производительном - мобильном поисковом режиме работы с непрерывным анализом в процессе движени .

Дель изобретени  - устранение отмеченных недостатков, т.е. увеличение производительности, а также

5

разрешающей способности устройства в заранее заданной области глубин посредством вы влени  и анализа значительно меньшего числа особых точек импульсной реакции вторичного пол  с последующим переходом на требуемое число дискретных отсчетов после обнаружени  локальной неоднородности обследуемой среды. При этом изменение сигнала в особых точках производитс  по одному зондирующему импульсу и соответствует требовани м экспрессанал/1за в заданном диапазоне глубин, а дл  детализации общей геологической структуры используетс  дополнительное зондирование , двум  и более импульсами первичного пол .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство, содержащее первый и второй незаземленные датчики, генератор импульсов тока, выход которого подключен к сигнальному входу коммутатора, снабженного управл ющим входом, аналого-цифровой измеритель сигнала, снабженный сигнальным и управл ющим входами, выход которого подключен к входу : цифрового вычислител , подключенног своим выходом к входу схемы управлени , снабженной стробирукщим и коммутирздапщм выходами, причем последний подключен к управл ющему входу коммутатора, введены третий незазем ленный датчик, двухтактный вентиль с импульсным выходом, анализатор сигнала с импульсным выходом, причем выходы всех датчиков соответст-. венно подключены к первому, второму н третьему выходам коммутатора, четвертый выход которого подключен к сигнальному входу измерител  и входу анализатора, своим выходом подключенного к первому входу двухтактного вентил , второй и третий входы которого.подключены к стробирующему входу схемы управлени  и к выходу вычислител , а выход - к управл ющему входу измерител .

При этом первый, второй и третий датчики вьтолнены в виде соосных прводных рамок, размещенных в одной плоскости и имеющих взаимно уменьшающиес  определ ющие размеры.

При этом анализатор сигнала содержит предусилитель, устройства определени  времени по влени  максимального положительного значени 

694

сигнала, максимального отрицательного значени  сигнала, импульсные формирователи, собирательную схему, выход предусилител  подключен к входам устройств определени  времени по влени  максимального положительного значени  сигнала, максималь ного отрицательного значени  сигнала , причем выходы всех устройств

через импульсные форьшрователи подключены к входам собирательной схемы , .выход которой служит выходом анализатора сигнала.

На фиг. 1 изображена структурна  схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - структурна  схема анализатора сигнала.

Устройство дл  геозлектроразведки (фиг. 1) содержит первый 1 и второй 2 незаземленные датчики, генератор 3 импульсов тока, выход которого подключен к сигнальному входу 4 коммутатора 5, снабженного управл ющим входом 6, а также аналогоцифровой измеритель 7 сигнала, снабженный сигнальным 8 и управл ющим 9 входами. Кодовый выход измерител  7 подключен к входу цифрового вычислител  10, логический выход которого

подключен к входу схемы 11 управлени , котора  снабжена стробирую- щим 12 и коммутирующим 13 выходами, . причем последний подключен к управл ющему входу 6 коммутатора 5. Кроме

того, устройство содержит третий незаземленный датчик 14, анализатор 15 сигнала с импульсным выходом и двухтактный вентиль 16 с импульсным выходом, снабженный первым

17, вторым 18 и третьим 19 входами. Датчики 1, 2 и 14 выполнены в виде соосных проводных рамок, например, квадратной формы, размещенных в одной плоскости и имеющих взаимно

уменьщающиес  линейные размеры I,, , Ци 1,4, т.е. L, i L, L ,.

Каждый из трех датчиков 1, 2 и 14 устройства соответственно подключен к-первому 20, второму 21 и третьему

22 выходам коммутатора 5, четвертый выход 23 которого подключен к входам измерител  7 и анализатора 15.

Структурна  схема анализатора 15 сигнала (фиг. 2) содержит предуси-

литель 24, например, типа решающего усилител  с дифференциальным входом и унипол рным выходом, устройство 25 определени  времени по влени 

максимального положительного значени  сигнала, устройство 26 определени  времени по влени  максимгшьно отрицательного значени  сигнала, импульсные формирователи 27.и 28 дл  образовани  коротких импульсов в моменты перехода в насыщение устройств 25 и 26 и собирательную схему 29, выход которой служит выходом анализатора 15. Вьшолнение устройст 25 и 26 может быть различным. На фиг, 2 представлено их вьшолнение в виде операционных усилителей 30 и 31, в цепь отрицательной обратной св зи которых соответственно включены пик-детектор 32 сигн-ала положительной пол рности и пик-детектор 33 сигнала отрицательной пол рности .

. Устройство дл  геоэлектроразведки работает следующим, образом.

Коммутатор 5 по сигналу схемы 11 управлени  подключает систему трех датчиков 1, 2 и 14 таким образом, что часть их оказываетс  генераторн ми, а один из датчиков - приемным. Датчики, выполн ющие роль генераторных , подключаютс  к выходу генератора 3 импульсов тока, а приемный датчик подключаетс  коммутатором 5 к его четвертому выходу 23. Дл  экспресс-анализа геологической структуры на заданной глубине коммутатор 5 подключает к выходу генератора 3 датчик 1, последовательно и противофазно с которым подключаетс  датчик 14, а приёмным датчиком служит датчик 2, выход которого коммутатором ... 5 подключаетс  к его выхо ду 23« Дл  дополнительной детализацин общей геологической структуры вне исследуемой зоны глубин коммутатор 5 производит последовательный перебор следующих переключений системы датчиков; генераторным служит датчик 1, приемным датчик 2, генераторным служит датчик 2, приемным датчик 14. Здесь также на генераторный датчик подаютс  импульсы тока с выхода генератора 3, а прием ный датчик подключаетс  к выходам

23 коммутатора 5.-И, следовательно, к входам измерител  7 и анализатора 15 сигнала.

Анализатор 15 определ ет врем  по влени  максимального положительного значени  сигнала и затем врем  по влени  максимального отрицательного значени  сигнала на выходе приемного датчика 2i. Соответствующие импульсы с выхода схемы 29 проход т через двухтактный вентиль 16 под управлением логического сигнала с выхода вычислител  10 и подаютс  на управл ющий вход 9 измерител  7 дл  осуществлени  мгновенной выбррки , запоминани  и последующего кодировани . Соответствующие кодовые значени  экстремальных значений сигнала поступакгт на вход цифрового вычислител  10.

Работа устройств 25 и 26 в анализаторе 15 происходит следующим образом .

Пик-детекторы 32 и 33 способны соответственно отслеживать нарастание положительного и отрицательного сигналов и запоминать их максимумь. При этом усилители 30 и 31, обладающие большим внутренним усилением, работают в линейном режиме. В области схода сигналов после достижени  соответствующих максимумов разница между входным сигналом усилителей и напр жением их отрицательной обратной св зи с выходов пик-детекторов возрастает. Усилители 30 и 31 скачком перевод тс  в режим насыщени .

Этот переход улавливаетс  пороговь1ми импульсными формировател ми 27 и 28, в результате чего формируютс  импульсы, момент ,которых согласован с моментом достижени  входным сигналом экстремальных значений.

Цифровой вычислитель определ ет значение градиента продольной электропроводности среды на глубинах, функционально св занных с экстремаль ными значени ми измеренного сигнала вторичного пол . Затем коммутатор осуществл ет переключение системы датчиков 1, 2 и 14, тем самым определ ютс  дополнительные положительные максимумы сигналов, соответствующие дополнительным глубинным точкам. Цифровой -вычислитель вьивл ет аномалию градиента проводимостей в исследуемой зоне глубин. Его логический сигнал в этом случае производит переключение 11 управлени  дл  генерации серии импульсов на выходе 13 дл  возбуждени  регистрационного цуга зондирующих импульсов тока посредством генератора 3. В этом случае двухтактньй вентиль 16 переключаетс  по входу 19 логическим сигналом вычислител  10 на синхрони зацию работы измерител  7 с выхода 12 схемы 11 .управлени  дл  многоотсчетной регистрации. Сигналы анализатора 15 в этом режиме двухтактным вентилем 16 блокированы. В случае, если анализатор, измеритель и вычислитель не вы вл ют по виду сигнала аномалию проводимое тей исследуемой среды, описанный пр цесс экспресс-анализа осуществл етс автоматически, в том числе и при мобильном поисковом движении. Таким образом, полезный эффект от введени  отличительных признаков в предлагаемом устройстве заключает с  вповышении производительности и регистрации только параметров локал ных областей с аномалией слойной пр водимости, а также в том, что допол нение устройства третьим датчиком 1 анализатором 15 сигнала и вентилем позвол ет повысить разрешающую способность в заданном определ ющими размерами датчиков диапазоне глу бин. Это соответствует эффекту электрической лупы дл  ускоренного и детального анализа части . глубинной области при сохранении возможности анализа проводимостей вне этого диапазона глубин посредст вом коммутации системы датчиков 1, 2 и 14 к генератору 3 и выходу 23. Полезный эффект в данном устройстве обусловлен следующими количественными зависимост ми и достигаетс  следующим образом. -, Продольна  электропроводность «среды обратно пропорциональна мгновенному значению токового сигнала, измеренному на выходе 23 коммутатора 5, т.е. - zлри условии, что численное значение множител  Р , а следовательно, и значений .7 , можно однозначно поставить в соответствие конкретной глубине Н . Упом нута  однозначность возможна дл  экстремальных значений сигналов Z -1-), когда желаемое значение глубины может быть определено по номограмме, предварительным выбором соотношени d определ ющих размеров приемного Lj, и генераторного L f рамочных датчиков . При этом номограмма представл  ет собой корневой годограф уравнени  , 2 о-в1й4йв l -l«-l n CotC-TFF -7 f ° CQ-t)36h 1слм) + 3«,Ь ta-t) ta-n) Сс|-1)ПзбЬ ам)4-36Ь (а-П Сач-О гбЬ %h значение F рассчитываетс  по формуле . ., с) а значение При использовании рамочных датчиков 1 и 14 с их противофазным включением в качестве генераторных а дат чика 2 - в качестве приемного на выходе 23 наблюдаетс  токовый знакопеременный сигнал, имеющий два экстремума 2« и 2 , которым соответствуют два значени  электропроводности 5i и 52 и два значени  глубиныН,иНг вычисление которых производитс  по формулам (1) - (4). Проводимость толщи в интервале глубин Н,и Kj о-редел етс  как разность S --Sg, При использовании датчика 1 с размером Lr li,B качестве генераторного , а датчика 14 с размером 1,,в качестве приемного по положительному экстремуму сигнала опре- дел етс  значение 5 на глубине И обследуемого интервала глубин Ид-N2-При другом состо нии коммутатора 5 в качестве генераторного используетс  датчик 1, в качестве приемного - датчик 2 с размером 1, сигнал имеет в этом случае единственный положительный экстремум, которому у.оответствует электро- проводность 5 на глубине И ниже обследуемой области . Вычислитель 10 определ ет величину и знак градиента электропроводности в облас9 ти глубин , jHi-Hg и сравнивает полученные данные и при проведении аномалии, например, при по влении отрицательного градиента электропроводности вырабатывает логический сигнал, который по входу переключает вентиль 16 на пропускание сигналов с выхода 12 схемы 11 управлени . В последнем случае производитс  прерьшание поискового режима непрерывного движени  носител , на котором размещено предлагаемое устройство, и полна  многоотчетна  регистраци  токового сигнала Z(t вторичного пол  на выходе 23. Тем самым процесс поиска зоны аномальной электропроводности осуществл етс  с максимально возможной производительностью по четырем точкам. Кроме того, при противофазном включении рамочных датчиков 1 и 14 в качестве генераторных создаетс  о лабленное потокрсцепление магнитног пол  генераторного датчика с приемным датчиком 2, что способствует подавлению собственных переходных процессов и-более точному опредер1

/7 I

15 9 аению электропроводности исследуемой среды в зоне глубин Н,- Kg , т.е. улучшению разрешающей способности устройства.. Предлагаемое устройство может найти применение при поисках рудных месторождений полезных ископаемых , структурно-геологическом картировании , а также при решении инженерно-технических задач при эксплуатации гидромелиоративных систем, в частности, дл  оперативной локализации участков гидромагистрапей, имеющих участки воды. Использование устройства дл  геоэлектроразведки при поисках рудных месторождений полезных ископаемьк по сравнению с известным, например серийно-вьтускаемой аппаратурой - Цикл-2, позволит повысить производительность исследований в 3 - 4 раза за счет рационального распределени  времени изучени  электропроводимости разрезов в диапазоне заданных глубин. При этом существенно увеличиваетс  качество и достоверность оценки элек тропроводимости геологических образований в заданном диапазоне глубин.

Claims (3)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ, содержащее первый и второй незаземленные датчики, генера-. тор импульсов тока, выход которого подключен к сигнальному входу ком- ным и управляющим входами, выход которого подключен к входу цифрового вычислителя, подключенного своим выходом к входу схемы управления, снабженной стробирующим и коммутирующим выходами, причем последний подключен к управляющему входу коммутатора, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности и разрешающей способности, оно содержит третий незаземленный датчик, двухтактный вентиль с импульсным выходом, анализатор сигнала с импульсным выходом, причем выходы всех датчиков соответственно подключены к первому, .второму и третьему выходам коммутатора, четвертый выход которого подключен к сигнальному входу измерителя и входу анализатора, своим выходом подключенного к первому входу двухтактного вентиля, второй и третий входы которого подключены к

Фиг. ( оэ С©

2. Устройство по π. 1, отли- чающееся тем, что первый, второй и_третий датчики выполнены в виде соосных проводных рамок, размещенных в одной плоскости и имеющих взаимно уменьшающиеся определяющие размеры. ,

3. Устройство по пп. 1 и 2, о тличающееся тем, что анализатор содержит предусилитель, устройства определения времени появления максимального положительного’ значения сигнала, максимального от рицательного значения сигнала, импульсные формирователи, собиратель ную схему, выход предусилителя подключен к выходам устройств определения времени появления максимального положительного значения сигнала, максимального отрицательного значения сигнала, причем выходы всех устройств через импульсные формирователи подключены к входам собирательной схемы, выход которой служит выходом анализатора сигнала.