SU1287081A1 - Электроразведочна станци - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электроразведочной технике и предназначено дл  измерени  и регистрации компонент электромагнитного пол . Цель изобретени  - повышение точности измерени  компонент электромагнитного пол . В станцию, содержапдто несколько идентичных каналов дл  измерени  компонент магнитного и электрического пол , дополнительно ввод т два устройства выборки - хра- нени , два счетчика, операционный усилитель, компаратор, дополнительный блок оперативной пам ти, источник эталонного напр жени , сумматор и схему ИЛИ, причем выходы усилителей магнитных и электрических каналов подключены к коммутатору каналов. Выход коммутатора через первое устройство выборки - хранени  подключаетс  к переключателю, на который сигнал может подаватьс  от источника эталонного напр жени  или от второго устройства выборки - хранени , на вход которого сигнал подаетс  от цифроаналогового преобразовател . Сигнал на цифроаналоговый преобразователь подключаетс , через схему ИЛИ от одного из счетчиков. Через усилитель сигнал подаетс  на компаратор и АЦЦ, а затем через сумматор и оперативное запоминающее устройство на второй вход арифметр ческо-логическо- го устройства. Обработанные данные записываютс  в оперативное запоминающее устройство, которое подключаетс  к накопителю на магнитной лепте. С выхода ЦАП сигнал подаетс  на уст - ройство визуализации. Устройство управлени  задает режимы работы всех бло.ков станции. 1 ил. iS (Л ю 30 ч

Description

Изобретение относитс  к электроразведочной технике и предназначено дл  измерени  и регистрации компонен электромагнитного пол  при проведении поисковых работ на нефть и газ методом становлени  пол  магнитотел- лурического зондировани .

Цель изобретени  - повышение точности измерени  компонент электромагнитного пол .

На чертеже приведена функциональна  схема электроразведочной станции

Станци  содержит несколько идентичных каналов дл  измерени  компонент магнитного пол , каждый из каналов содержит магнитностатический и индукционный датчик 1 и усилитель 2, а также несколько идентичных каналов дл  измерени  компонент электрического пол , каждый из которых содержит датчик 3 с усилителем 4. Выходы усилителей магнитных и электрических каналов подключены к коммутатору 5 каналов. Выход коммутатора 5 через первое устройство 6 вы- борки-хранари  подключаетс  к переключателю 7, на который сигнал может подаватьс  от источника 8 эталонното напр жени  или от второго устройства 9 выборки-хранени . На вход второго устройства 9 выборки-хранени  сигнал подаетс  от цифроаналогового преобразовател  10 (ЦАП-О. Сигнал на ЦАП-1 подключаетс  через схему ИЛИ 11 со счетчика 12 или со счетчика 13. Через операционный усилитель 14 сигнал подаетс  на компаратор 15 и АЦП .16, а затем через сумматор 17 и оперативное запоминающее устройство 18 (ОЗУ-1) на второй вход арифме- тическо-логИческого устройства 19 (АЛУ). Обработанные данные записываютс  в оперативное запоминающее устройство 20 (ОЗУ-2), которое подключаетс  к накопителю на магнитной ленте 21 (НМЛ). Информаци  как после ОЗУ-2, так и после НМЛ поступает на 22 ЦАП-2. С выхода цифроаналогового преобразовател  22 сигнал подаетс  .на устройство визуализации 23. Устройство управлени  24 задает режимы работы всех блоков станции.

Электроразведочна  станци  работает следующим образом.

Датчики 1. и 3 формируют сигналы, получаемые от .компонент электромагнитного ПОЛЛ, которые усиливаютс  входными усилител ми 2, 4 и поступа

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ют на коммутатор каналов 5. Далее сигнал одного из каналов с выхода коммутатор.а 5 каналов поступает на первое устройство 6 выборки-хранени , а затем на переключатель 7, Предположим , что контакты 1 - 4 переключа - тел  7 замкнуты в цикле измерени  1, Сигнал поступает на один из входов операционного усилител  14. В тот же момент времени по сигналу с бло- ,ка управлени  24 начинает работать реве рсивный счетчик 12, код которого через схему ИЛИ 11 поступает на вход ЦАП-1 10 и его выходное напр жение подае тс  на второй вход операционного усилител  14. Пол рность компенсирута- щего напр жени  с выхода ЦАП-1 10 и изменение кода в счетчике 12 определ етс  режимом работы блока управлени  24 и компаратором 15, После компенсации входного напр жени  счет в счетчике 12 прекращаетс  и напр жение с выхода операционного усилител  14 подаетс  На АЦП 16.

Таким образом, с помощью, выходного напр жени  ЦАП 10 компенсируетс  напр жение на входе операционного усилител  14, которое после компенсации не превышает напр жени  младшего разр да используемого ,ЦАП 10, если коэффициент усилител  14 равен единице. Однако, в этой системе усилитель использован с целью усилени  этой разности напр жени.йз пропорциональной числу используемых ступеней ЦАП. Так, при числе ступеней 256, коэффициент усилени  усилител  14 равен 256 с целью полного использовани  шкалы ДЦП 16. Код АЦП и код счетчика 12 в цикле измерени  1 поступает в АЛУ 19, Следовательно, в цикле 1 производитс  измерени  входного сигнала.

Однако, необходимо иметь в виду, что напр жени  ступеней компенсации неодинаковы и дл  получени  высокой точности измерений необходимо иметь цифровой эквивалент каждой ступени компенсации, причем оцифровка должна проводитьс  с помощью АЦП 16. В этом случае мы имеем напр жение каждой ступени V,, ., . . . ,V,,,g , т.е. столько , сколько выбрано ступеней компенсации . Так, дл  12-разр дного АЦП при использовании 256 ступеней (8 разр дов старших) и абсолютной погрешности ЦАП-1-2 младших разр дов ступени компенсации различаютс  на

6 - 12%. Именно этим фактором определ етс  необходимость организации второго вспомогательного цикла измерений .

Во втором цикле измерений в переключателе 7 замыкаютс  контакты 2- - .4. В этом случае с помощью шкалы АЦП 16 производитс  измерение ступеней компенсации ЦАП 10. Предположим , что счетчик 13 находитс  в состо нии 00...О. Тогда на выходе ЦАП-1 10 и УВХ-2 9 - нулевые потенциалы , которые определ ют напр жение на выходе усилител  14, близкое к нулю, или точнее, напр жение смещени  нул  на выходе этого усилител , которое измер етс  с помощью АЦП и заноситс  через сумматор 17 в  чейку с нулевым адресом ОЗУ-1 18.

Таким образом, в .первом измерении цикла II измер етс  напр жение смещени  на выходе усилител  14. Во втором измерении цикла II в счетчике 13 устанавливаетс  состо ние 00...001, что определ ет напр жение V, первой ступени на компенсаторе, на выходе УВХ-2 остаетс  предыдущее напр жение ЦАП, т.е. когда счетчик в состо нии 00,..000. Напр жение первой ступени компенсации подаетс  на вход А1Ш и соответствующий код записываетс  в ОЗУ-1 18 в регистр с адресом 000. . .О Затем напр жение с выхода ЦАП 10 запоминаетс  в УВХ-2 12, а счетчик 13 измен ет свое состо ние еще на единицу , т.е. становитс  равным 00. . .02 и на входе усилител  14 имеем напр жение второй ступени компенсатора, которое измер етс  и подаетс  на вход сумматора 17, на второй вход сумматора подаетс  код, вызванный из  чейки с адресом 00...01, а результат суммируемых кодов (V + V) заноситс  в ОЗУ 1Й  чейку с адресом 00...0 (т.е. V,). После измерени  третьей ступени компенсации в  чейки с адресом 00...03 ОЗУ 18 будет записан результат суммировани  кодов трех ступеней компенсации (Vj + + Vj + Vg). .

Процесс продолжаетс  до окончани  измерений всех ступеней компенсации и записью в ОЗУ 18 всех кодов компенсации , полученных с помощью АЦП 17.

В конце измерений цикла II, когда счетчик 13 полностью заполнитс  и коды всех ступеней компенсаторов занесены в ОЗУ -18, переключатель 7 затыкает контакты 3 - 4 и производитс 

измерение напр жени  источника опорного напр жени  V , код которого заноситс  также в ОЗУ 18.

Таким образом, в ОЗУ 18 посто нно

5 хран тс  следующие коды: код смещени  усилител  14 (V); код ступеней компенсатора ЦАП 10 (У, - V ); код коэффициента усилени  операционного усилител  14 (К); коды, получаемые

0 при измерени х сигналов с датчиков магнитного и электрических полей.

Указанные измерени  леобходимы . дл  вычислени  истинных значений измер емых напр жений от датчиков по5 лей. При измерении напр жени  смещени  получают его значение на выходе уси- лител  14, равное Vp, Ошибка или изменение во времени коэффициента уси0 лени  усилител  14 определ етс  с

помощью прецезионного источника опорного напр жени  V

on

значение которого стабильно во времени. Практически определ етс  коэффициент уси- лени  (Е) усилител  14 подачей на его вход источника опорного напр жени  через переключатель 11, а за- .тем в АЛУ 19 проводитс  следующее преобразование

V, - Vo

К

v

(1)

где V - измеренное значение опорного напр жени ; о напр жение смещени ; V - значение опорного напр . жени . Учитыва  вычисленное значение К,

производитс  измерение входного напр жени  V. С учетом напр жени  смещени  и коэффициента усилени  усилител  истинное напр жение на выходе АЛУ определитс  так

V,

К

(2)

Полученное значение напр жени  : V), далее суммируетс  с кодом ступе- Q ни компенсации, полученным из ОЗУ 18, в результате чего в ОЗУ-2 записываетс  следующий код

у V,,,

(3)

В случае достаточно стабильного коэффициента усилени  усилител  14 нет, необходимости учитывать его изменение во времени. В этом случае в

расчетах учитьшаетс  только напр жение смещени  усилител .

Возможны различные комбинации циклов I и II в зависимости от программы , записанной в АЛУ. Например, можно проводить измерени  входных сигналов по нескольким каналам, а затем проводить одно из измерений цикла II, что позвол ет увеличить эффективность использовани  АЦП и повысить частоту квантовани  сигналов . При 8-канальной злекторазведоч- ной станции производитс  восемь измерений по каналам и одно служебное , в цикле II. Така  последовательность периодически повтор етс .

Вычисленные значени  кодов, в соответствии с формулами (1) - (3), запоминаютс  в ОЗУ-2. По заполнении этой пам ти данные из ОЗУ-2 записы- ваютс  на магнитную ленту, считываютс  с нее и через цифроаналоговый преобразователь поступают на устройство визуализации 23, где производитс  оценка качества зарегистрированной информации.В качестве устройства визуализации используетс  графопостроитель или экран монитора.

Учитыва , что все преобразовани  в станции провод тс  с погрешностью, не превышаюш;ей младшего разр да АЦП 16 во всем динамическом диапазоне, реальный динамический диапазон измер емых за счет применени  8-разр дного ЦАП и 12-разр дного АЦП сигналов повышаетс  до 120 дБ.

В то же врем  реальна  частота квантовани  входных сигналов повы

шаетс  до 510 Гц при применении промьшшенно выпускаемых 12-разр дных АЦП с быстродействием 10 преобразовани  в секунду.

Пр Ф1енение указанной станции существенно повышает точность проводимых электромагнитных измерений при разведке полезных ископаемых. Повышаетс  динамический диапазон регистрируемых сигналов и по вл етс  возможность измерени  сигналов с коротким фронтом, что особенно важно при работе методом ЗС, когда скорость нарастани  напр жени  настолько высока, что станции ЦЭС-2 несколько на чальных значений в массиве данных не регистрируют.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Злектроразведочна  станци , содержаща  измерительные каналы,каждый

   fO

   20

   25

   12870816

   из которых состоит из последовательно соединенных датчика электрического или магнитного пол , усилител  и коммутатора, магнитный регистратор, блок управлени , переключатель, первый цифро-аналоговый преобразователь ЦАП, аналого-цифровой преобразователь АДП, первое оперативное запоминающее устройство ОЗУ, арифметическо- логическое устройство АЛУ, о т л и - чающа  с  тем, что, с целью повышени  точности измерени  компонент электромагнитного .пол , в нее введены первое и .второе устройства

   5 выборки-хранени , первый и второй счетчики, операционный усилитель, компаратор, второе оперативное запоминающее устройство, источник эталонного напр жени , сумматор, схема ИЛИ, второй ЦАП, устройство визуализации , причем выход коммутатора каналов соединен с первым входом первого устройства выборки-хранени , выход которого соединен с первым входом переключател , выход перек.гаочател  соединен с первым входом компаратора и первым входом операционного усилител , выход которого соединен с первым входом АЦП, выход которого соединен с первым входом АЛУ и первым входом сумматора, выход которого соединен с первым входом первого ОЗУ, выход которого соединен с вторым входом сумматора и вторым вхо35 дом АЛУ, выход АЛУ соединен с первым входом второго ОЗУ, которое последовательно соединено с магнитным регистратором , вторым ЦАП и устройством визуализации, выход компаратора со40 единен с первым входом первого счетчика , выход которого соединен с первым входом схемы ИЛИ, второй вход которой соединен с выходом второго счетчика, выход схемы ИЛИ соединен

   45 с .первым входом первого ЦАП, выход которого соедин етс  с вторыми входами компаратора и операционного усилител  и первым входом второго устройства выборки-хранени , выход

   50 которого соедин етс  с вторым входом переключател , третий вход которого соединен с выходом источника эталонного напр жени , а блок управлени  соединен с первым входом коммутато55 ра, вторыми входами первого и второго устройств выборки-хранени , вторым входом первого счетчика и входом второго счетчика, третьим входом схемы ИЛИ, вторым входом первого

   30

   7 .,1287081 .- 8

   ЦДЛ, третьим входом компаратора,вто-входами первого и второго ОЗУ,магрым входом АЦП, третьим входом сум-нитного регистратора, второго ЦАП,

   матора, третьим входом АЛУ. и вторыми устройства визуализации.