SU739452A1 - Устройство дл геоэлектроразведки в движении - Google Patents

Description

Изобретение относитс к импульсной индуктивной геоэлектроразведке рудных тел в земле или др. электропровод щих объектов в различных средах, проводимой в движении и, в частности, к аэроэлектроразведке . Трудность обнаружени  объектов св зана ё .тем, что сигнал от них .много меньше наблюдаемого в паузе сигнала от вихревых токов в корпусе носител . Известно устройство дл  геоэлектроразведки , которое включает аналогичну)О модель носител , сигнал от которой экви валентен токам в корпусе носител , и отклик модели в паузе между 1импульсйми ввод т в измерительное устройство , дл  компенсации сигнала носител  ij . Известно также устройство дл  геоэлектроразведки , которое включает входной ключ стробировани  сигнала во врем  токового импульса и делитель этого сигнала, позвол ющий отрегулировать его амплитуду так, чтобы сделать его равны ПО величине и противоположный по знаку сигнала от вихревых токов в корпусе носител  на каком-либо фиксированном времени . При изменении геометрического положени  приемного контура относительно носител  оба сигнала измен ютс  одинаково и компенсаци  не нарушаетс . Более глубока  и устойчива  компенсаци  получаетс , если компенсировать не одну, а две пространственных составл ющих вихревых токов в корпусе носител . Дл  этого на носителе укрепл ют дополнительный генераторный контур {перпен.дикул рный основному), возбуждают в нем импульсы тока в конце пауз между импульсами тока в основном генераторном контуре , а возникающий при.этом сигналв приемном контуре стробируют и регулируют при помощи аналогичного устройства . Компенсаци  третьей пространственной составл вЬщеи обычно не требуе-: с , так как она слабо про вл етс  из-за того, что носитель имеет как правило, симметрию относительно вертикальной

лоскости, проход щей через линии направет1Я движени  2Q. .

Известные устройства обладают суественным недостатком, заключающим  в том, что с их помощью возможно существление компенсаций вли ти  тольо такого носител , состо ние которого о емени  вл етс  неизменным. Между

ем, реальный носи-, ель состоит из большого числа агрегатов, электрическое соротивление контактов между которыми . аотически измен етс  в процессе-движени , В результате установленна  при помощи известных устройств компенсаци  сигнала носител  дл  некоторого исходного его состо ни  (например, до начала движени ) произвольным образом нарушаетс  в продесес движени  (попета).

Цель изобретени  - повышение точности измерений путем компенсашш помех от вихревых токов в корпусе носител  в процессе движени .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что ка носителе жестко укреплен приемный компенсационный контур, соединенный через блок формировани  сигнала компенсации помех со вторым входом усилител , причем схема управлени  подключена к управл ющему входу блока формировани  сигнала компенсашш помех, а вход целител  сигнала соединен со вторым входом блока формировани  сигнала компенсашш помех.

При этом блок формировани  сигнала компенсации помех выполнен в виде последовательно включенных двухвходовой: схемы умножени  и общего делител  компенсирующего сигнала, к выходу которого подключены два ключа строб ироваии , к выхрду одного из которых подключен делитель компенсирующего сигнала совместно с выходом второго ключа стробировйни  образующие выход блока, причем управл ющие входы ключей стробировани  подключены к управл ющему входу блока формировани  сигнала компенсации помех, один вход схемы умножени  соединен с ее выходом через ключ, а другой с помощью дополнительного ключа образует второй вход блока формировани  сигнала компенсации помех.

В устройство включен дифференциальный усилитель, к неинверт руемому входу которого, как и в известном подключена цепь приемного контура, а к . инвертируемому - цепь укрепленного на носителе компенсационного контура с сигналом приемкого контура во врем  токового импульса . В отличие от известного устройства с атлоговой моделью в устройстве дл  формировани  компенсирующего сигнала используетс  не сигнал модели, а сигнал самого носител , снимаемый с укрепленного на нем специально дл  этой цепи компенсационного контура. Этот контур расположен очень близко к носителю по сравнению с приемным контуром. Поэтому С1гамаемый с него сигнал зависит только от вихревых токов в носителе, следит за всеми их изменени ми и практически не реагирует на исКомые объекты. Этот сигнал также не зависит от. изменений геометрического положени  приемного контура относительно носител . С другой стороны, сигнал приемного контура во врем  токового импульса определ етс  целиком первичным полем, практически не зависит от изменений контактов между агрегатами носител  и от наличи  или отсутстви  искомого объекта, но следит за всеми изменени ми геометрического положени  приемного контура относительно носител . Поэтому дл  получени  компенсирующего сигнала необходимо перемножить сигнал компенсирующего контура в паузе (в момент измерени  переходного процесса ) и сигнал приемного контура, возникакщий во врем  токового импульса. Кроме того, необходимо отрегулировать амплитуду компенсирующего сигнала и установить нулевой уровень в некотором исходном положении (например, перед началом движени ), после чего в процессе движени  компенсаци  нарушатьс  не будет.

На фиг. 1 изображена функциональна  схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 - временна  диаграмма.

Устройство состоит из генераторного блока, содержащего генератор 1 импульсов чередующейс  пол рности и генераторный контур 2, схемы 3 управлени  и измерительного блока.. Последний, как и известный, содержит приемный контур 4, предусилитель 5, входные ключи 6 и 7 стробировани  сигнала приемного контура, делитель 8 сигнала приемного контура во врем  токового импульса, выходные ключи 9, 10, накопительные емкости С, С, усилитель 11 посто нного напр жени  и регистратор 12, а также компенсационный контур 13, блок 14 формировани  сигнала компенсации помех, схему 15 умножени , общий делитель 16 компенсирующего сигнала, ключи 17, 18 стробировани  компенсирующего сигнала, делитель 19 компенсирующего сигнала во врем  токового импульса и дифференциаль ный усилитель 20, ключи П, Устройство работает следующим обраэом . Генератор 1 импульсов вырабатывает в генераторном контуре 2 токовые импульсы чередующейс  пол рности и полусинусоидальной формы 3(i) (см, фиг. 2а Устройство 3 синхронизации обеспечивает согласованную синхронную работу с требуемыми задержками срабатывани  как генератора импульсов, так и всех ключей измерительного устройства. Сигнал Un(t) возникающий в приемном контуре 4, усили ваетс  предусилителем 5 и дважды стробируетс  входным ключом 6 в момент вре мени t; и входным ключом 7 в момент . Последний строб-импульс времени т регулируетс  делителем 8, после чего строб-импульсы смешиваютс  и поступают на неинвертируемый вход дифференциально го усилител  20. С учетом пол рности на ванных строб-импульсов сигнал приемного контура на неинвертируемом входе усилител  20 имеет вид , V nC- O-VnC- e) (1) гдеК - коэффициент делени  сигнала делител  8. Сигнал U,. (} возникающий в компенсационном контуре 13, имеет такой же вид, что и сигнал Up, ( ) отлича сь от последнего по амплитуде, форма этих сигналов показана на фиг. 26. Сигнал { (Ь) поступает на схему 15 умножени , на другой вход которой подаетс  сигнал с выхода ключа 7. В результате , на выходе схемы 15 умноже1га  по вл етс сигнал-произведение и(О Un(t) который регулируетс  делителем 16, а за тем дважды стробируетс  входными ключами 17 и 18, срабатывающими синхронт но с ключами . 6 и 7 , соответственно. Строб-импульс, получаемый с ключа 17 регулируетс  делителем 19, после чего строб-импульсы смешиваютс  и поступают на инвертируемый вход дифференциального усилител  20 в виде (11 2) гдеК ,К. - коэффициентыделени  сигнала делител ми 16 и 19, соответстве нио. Сигнал на выходе усилител  20 равен U--Un-UK-U,(.,Vv(-rJ. (V),,к(в)l При отсутствии в окрестност х: устройства провод щих объектов (кроме носител ) вход щие в формулу (3) сигналы имеют вид Un(Jn,Kt)(tl Jn(ЧKsD() ) (S)--UKS yj гдеи5 -„и„5,, исходные значени  рассматриваемых сигналов в не1соторый мо мент (например, до начала -Движени ) Г(,)и К (t) неизвестные функции отражающие йзменени  геометрии приемного контура относительно носител  и изменени  электрического сопротивлени  контактов между агрегатами- носител , соответственно. Сигнал приемного контура в паузе за-, висит от изменений обоих названных факторов . В этом сигнале во врем  токового импульса превалирует первичное поле генераторного контура, геометрическа  функци  от которого така же.как и от компланарных контуру токов в носителе, а вкладом самого носител  и изменений его состо ни  можно принебречь. Сигнал в компенсационном контуре, жестко укрепленном на носителе,, не зависит от Геометрических изменений. Во врем  импульса он также св зан с первичным полем генераторного контура, а в паузе - с изменени ми - контактов .в носителе, описываемыми той же функцией K(t ), котора  из-за несоосностй системы и неоднородности первичного пол  вxoдиt в суммарный сигнал в иной пропорции, нем дл  приемного контура, т.е. в общем слу чае коэффициенты сА и ft имеют произвольные значени . Представив значени  формул (4-7) в (3) получают -Uu,.Ks Чt№nГVлsV s nsl vcГ лв кЛ K(t)ickU...-,V 4г(t witxc o„г 5f пз) (s) Таким образом, при отсутствии объекта поиска сигнал на выходе усилител  20 состоит из четырех слагаемых: посто нной составл ющей, изменений геометрии (независимо от контактов), изменений контактов (независимо от геометрии) и дво ко-переменного слагаемого, завис щего одновременно от обоих факторов. Н зависимой регулировкой можно установить Uni .. UK К « VUns UKS В результате чего полна  компенсаци  и измер емый сигнал при отсутствии искомого объекта будет равен нулю, Кои пенсахш , установленна  в некотором исходном положении (например, до начала движени ), в процессе движени  не нарушаетс . При наличии объекта по вл етс  сигнал раскоспенсации, который через выходной ключ 9 подаетс  на накопительную емкость С; и далее на осин из входов усилител  11 посто нного напр жени . После импульса тока отрицательной пол рности повтор етс  аналогичный процесс с той разницей, что теперь сигнал поступает через выходной ключ 10 на накопительную емкость С и далее за второй вход усилител  11, В результате на выходе усилител  11 полезный сигнал удваиваетс , а низкочастотна  помеха (период которой много больше интервал между импульсами противоположной пол5ф ности) ослабл етс , ТЬчно также исключаетс  помеха, период которой равен интервалу между Импульсами противоположной пол рности. Этот ин ервал часто выбирают равным 20 МКС, с возможностью регулировки в некоторых пределах ) дл  исключё ни  помехи пром ьшленно и частоты 50 Гц и ее гармоник. Высокочастотна  помеха ослабл етс  за счет накоплени  на емкост х С, С. Сигнал раскомпенсации з;ависит от размера объекта, ег электропроводности и рассто ни  до него Например, над изомерным локальным объектом (в виде немагнитного Шара рад уса С и удельной проводимости Q ) сигнал раек омпенСашш . -ло )(,е где № - амплитудный множитель, казатель -(oQa) Таким образом, .изуча  зависимость сйгнал рйскомпенсашш от времени зааер 7 528 ки С- можно определить показатель оС Чем больше с, тем выше запасы руды и содержание провод щего компонента (металла). Дл  изучени  зависимости сигнала раскомпенсации от времени измерительна  часть предлагаемого устройства .делаетс  многоканальной. Элементы 1,2,3, 4,5,13,15  вл ютс  общими в многоканальном . устройстве, элементы 6,7,8,9, 10,11,16,17,18,19,20 - наращиваютс  по числу каналов. Каждый канал обеспечивает получение сигнала раскомпенсации на одном фиксированном времени. Регистраци  данных всех каналов производитс  на многоканальном аналоговом  п  цифровом регистратбре 12. В последнем случае регистратор включает АЦП с коммутатором каналов на его входе. Одним из достоинств устройства  вл етс  возможность конструироваш  любого числа независимых каналов, так, как процесс компенсации сигнала на каком-либо одном времени в одном канале не вли ет на значение сигнала на каком-либо другом времени в. другом канале и т,ц, Другим достоинством устройства  вл етс  его простота, поскольку в нем вместо сложной аналоговой моаепк носител , об занной следить за хаотическими изменени ми его состо ни , использован .Сим носитель, сигнал которого снимаетс  с укрепленного на нем контура , а также возможность включени  дополнительных элементов, позвол ющих компенсировать изменени  вихревых токов не по одной, а по двум пространственным составл ющим. Дл  этого, как и в прототипе (см, выше) используют дополнительный генераторный контур (перпендикул рный основному). Новым  вл етс  то, что между усилителем 20 и выходными ключами 9, 10 включен еще один диффере1Йщальный усилитель, к некон вертируемому входу которого подключен выход усилигёл  20, а к конвертируемому через схему, аналогичную рассмотренной - еше один компенсационный контур (перпендикул рный первому) также жестко укрепленный на носителе, В этом случае устройство несколько усложн етс , но компенсаци  получаетс  более глубокой, что позвол ет выделить меньше сигналы и обнаружить объекты меньших размеров и электропроводности, либо объекты, залегаюише на большей глубине. С другой стороны, когда речь идёт о поисках крупных объектов, залегающих на относительно небольшой глубине, возможно осуществление упрошенного варианта устройства, в этом варианте компенсаци  осушествл етс  по одной составл ющей и из устройства исключаетс  схема умноже1ш  15, дл  чего достаточно замкнуть переключатель разомкнуть переключатель П (фиг. 1). В этом случае компенсаци  будет неполной по сравнению с устройством включающим схему умнржени , и сигнал на выходе усилител  19 будет равен 8 па А6 м л9 S wV(t)(U,.,(t)( ,Л , .. п V 1 ) установив К - к UKI } - к -.-i . aUns AovJ s получают остаточный (нескомпенсированный ) сигнал u .,r(t)(t)(14 Известно, что величины r(t) и К() не превышают 0,1. Поэтому остаточный сигнал на пор док меньше помех, св занных с изменени ми геометрии или с изменени ми контактов в отдельное и, т. е. с величинами иг1|Г(1) и v:)4Un,l(t) , которые полностью компенсируютс  как в упрощенном, так и в неупрощенном вариантах устройства. Применение устройства должно привести к повышению качества и эффективности электроразведочных работ. Исключение вли ни  переменного электросопротивлени  . контактов между агрегатами носител  позвол ет резко сократить количество ложных аномалий и тем самым исключить непроизводительные затраты на их проверку наземными геофизическими и гор Н(-буровыми работами; повысить реальную чувствительность разведки и обнаруживать искомые объекты при большей глубине их залегани  формулаизобретени  Ч, Устройство дл  геоэлектроразведки, в движении, состо щее из генераторного блока, содержащего генератор импульсов тока чередующейс  пол рности, нагруженный генераторным контуром, измерительного блока, включающего последовательно соединенные приемный контур и предусилитель , выход которого подключен к входам двух входных ключей стробировани , выход одного из которых непосредственно , а другого - через делитель сигнала соединены с входом усилител , которого соединен через параллельно включенные выходные ключи стробировани , нагруженные емкостными; накопител ми, с входом регистратора, и схему управлени , выход которой соединен с управл ющими входами генератора импульсов тока, входных и выходных ключей стробироваки , отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерений путем компенсации сигнала помех от вихревых токов в корпусе носител , на жес-псо укреплен приемный компенсационный контур, соединенный через блок формировани  сигнала компенсации помех со вторым входом усилител , причем схема управлени  подключена к управл юкомпенсации помех, а вход делител  сигнала соединен со вторым входом блока формировани  сигнала компенса иш помех. 2. Устройство по п. 1,отличающее с   тем, что блок формировани  сигнала комггенсации помех выполнен в виде последовательно включенных двухвходной схемы умножени  и общего де лител  компенсирующего сигнала, к выходу которого подключены два ключа стробировани , к выходу одного из которых подключен делитель компенсирующего сигнала совместно с выходом второго ключа стробировани  образующие выход блока, причем управл ющие входы ключей стробирогвани  подключены к управл ющему входу блока формировани  сигнала компенсации помех, один вход схемы умножени  соедине и с ее входом через ключ, а другой с помощью . дополнительного ключа образует второй вход блока формировани  сигнала компенсации помех, Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 371545, кл. G 01 V 3/16, 1974. 2.Совершенствование методики, техники и интерпретации наблюдений методом переходных процессов в наземном и аэровариантах . Отчет МГРИ, М., фондыМГРИ , 1974, с. 16 (прототип).

L.,

.U

Фи:. i

W. (t, UK (t|

-i

Claims (2)

1. формула изобретения

   4, Устройство для геоэлектроразведки, в движении, состоящее из генераторного блока, содержащего генератор импульсов тока чередующейся полярности, нагруженный генераторным контуром, измеритель- ⁵⁵ ного блока, включающего последовательно соединенные приемный контур и предусилитель, выход которого подключен к
2. 2. Устройство поп. ^отличающееся тем, что блок формирования сигнала компенсации помех выполнен в виде последовательно включенных двухвходной схемы умножения и общего де— лителя компенсирующего сигнала, к выхо' ду которого подключены два ключа стробирования, к выходу одного из которых подключен делитель компенсирующего сигнала совместно с выходом второго ключа стробирования образующие выход блока, причем управляющие входы ключей стробирог· вания подключены к управляющему входу блока формирования сигнала компенсации помех, один вход схемы умножения соединен с ее входом через ключ, а другой с помощью . дополнительного ключа образует второй вход блока формирования сигнала компенсации помех.