Claims (2)
Изобретение относитс к геоэлектроразведке и предназначено дл пои с-ка пол ризующихс объектов методом :вызванной пол ризации на переменном токе низкой частоты. Известны измерительные устройства дл геоэлектроразведки, позвол ющие производить амплитудные и фазовые измерени методом пол ризации на пер менном токе низкой частоты, содержа щие избирательные усилители, частота настройки которых совпадает с частотой первой или высших гармоник прини маемого сигнала. Дл работы данных измерительных устройств необходимы . калибровочные или компенсационные устройства О. . ( Недостатком измерительных устройст содержащих компенсаторы, вл етс их низка производительность. Общий недостаток измерительных устройств, содержащих избирательные усилители - невозможность получени информации (амплитуды гармоник, фазы и т.д.) в течение одного периода при нимаемого сигнала из-за наличи переходных процессов, происход щих в избирательных усилител х при амплитудно-фазовых измерени х. Длительность переходного процесса определ етс добротностью и частотой настройки избирательного усилител и может быть приближено определена по уровн м 0,1 - 0,9 Ufn из выражени 0,7 Q амплитуда установившегос напр жени на выходе избирательного усилител ut - длительность переходного процесса; Q - добротность избирательного усилител fo - резонансна частота избирательного усилител . Если учесть, что добротность избирательных усилителей выбираетс равной дес ти и более, а современные измерительные устройства дл геоэлект; роразведки работают на частотах до 0,001 Гц, то врем установлени сигнала может бать весьма велико. Снижение добротности избирательных усилителей с целью уменьшени длительности переходного процесса приводит к уменьшению точности амплитудно-фазовых. изм зрекий, вследствие проникновени в полосу, избирательного усилител побочных гармоник и помех. Кроме того в данных устройствах необходимо осуществл ть калибровку измерительного канала перед каждым измерением, что приводит к снижению производительности измерений. Наиболее близким к предлагаемому . вл етс измерительное устройство, со держащее ;входной блок, измерительные усилители, формирователи, фазометр и калибратор. Параметры измер емого сигнала (амплитуда первой гармоники , фазовые сдвиги между гармониками ) опрег.ел ютс в результате двух измерений: калибровки, при которой на входное у строй ствсэ подаетс сигнал с известными параметрами, и измерени Г2 . Недостатки измерительного устройства - длительное врем измерений на (НИЗКИХ частотах, обусловленное переходными процессами в избирательных усилител х, необходимость калибровки измерительного канала, слс жность осу ществлени многочастотных измерений, с помощью которых возможно отделе;ние эффекта вызванной пол ризации от вли ни индукции. Целью насто щего изобретени вл етс повышение производительности труда и точности амплитудно-фазовых измерений. Поставленна цель достигаетс тем что в измерительное устройство дл геоэлектроразведки, содержащее входной блок и амплитудно-фазовый измеритель , включающий последовательно соединенные избирательный усилитель, формирователь и фазометр между выходом входного блока и входом амплитуд но-фазового измерител последователь но включен блок цифрово О преобразовани и цифроаналоговый преобразователь , причем два управл ющих выхода блока цифрового преобразовател подключены к двум входам фазометра,оди из которых соединен с управл ющим входом цифроаналогового преобразова тел . Блок цифрового преобразовател с держит последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь, пе вую группу ключей, блок пам ти, вто рую группу ключей, а также генерато тактовых импу льсов, выход которого через две цепи, перва из которых содержит последовательно включенные счетчик и де1Ш1фратор, а втора - де литель частоты, счетчик и дешифрато соединен соответственно с управл ющими входами аналого-цифрового прео разовател и первой группы ключей, управл ющими входами второй группы ключей, при 5том дешифратор второй цепи подключай .также к управл ющему входу делител частоты и двум управ л к цим выходам блока цифрового преобразовател . На чертеже представлена структур на схема устройства. Устройство содержит входной блок , амплитудно-фазовый измеритель 2, v одержащий избирательный усилитель 3, ыход которого соединен со входом ормировател 4, фазометр 5, блок 6 цифрового преобразовани , содержащий аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 7, первую группу ключей 8, блок 9 пам ти, вторую группу ключей 10, первый счетчик 11, второй счетчик 12, первый дешифратор 13, второй дешифратор 14, делитель 15 частоты, генератор 16 тактовых импульсов (ГТИ), цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 17. Первый вход АЦП подключен к выходу входного блока , выход АЦП соединен со входами первой группы ключей, а второй вход АЦП - с выходом первого дешифратора, остальные выходы которого подключены к управл ющим входам пбрвой группы ключей, выход которых объединены со входами блока пам ти, выходы блока пам ти подключены ко входам первой группы ключейj выход которых соединен со входом АЦП, а управл юЩие входа соединены с выходами второго -дешифратора, один из оставшихс выходов которого подключен к управл ющему входу ЦАП и второму входу фазометра, а другой выход - к управл ющим входам фазометра И двлител частоты, вход делител частоты объединен с выходом генератора тактовых импульсов и выходом второго счетчика. исходы первого счетчика соединены со входами первого Дешифратора, выход делител частоты подключен ко входу второго счетчика, выходы которого соединены со входами второго дешифратора, кроме того, выход ЦАП подключен ко входу избирательного усилител . Входной блок 1 может содержать широкополосный аттенюатор и предусилитеть , служащие дл нормировани входного сигнала. Фазометр 5 измер ет интервалы . длительность которых.соотватствует разности между момантами парахода чараз ноль первой и третьей,парной и п ,той, первой и п-й гармоникс1ми, обрабатываат данныа враменныа интарвалы по опредаланному алгрритму.с цалью получени на табло информации, характеризующей параметр вызванной пол - ризации. Схемы АЦП 7, блок пам ти 9, ЦАП 17 счетчиков 11 и 12, даши аторов 13 и 14, делител частоты 15, ГТИ -16, первой, и второй группы ключай 8 и 10 выполн ют извастшла функции и стро тс на основа типовых элемантов. Устройство работаат сладукхцим образом . Измар амый сигнал, пронормированный входным блоком 1, поступаат в АЦП 7, который за период входного сигнала частотой f прсжзводит т преобразований напр жени с выхода входного устройства 1 в кодовые слова. Шаг квантовани задаетс импульсами,пост пающими с выхода первого дешифратора 13 на второй вход АЦП 7. С помощью первой группы ключей 8, управл емых первым дешифратором 13, кодовые слова записываютс в m чеек блока пам ти 9, Ключи второй группы 10, упра л ем11е вторым дешифратором 14, после довательно включают чейки блока 9 пам ти к. ЦАП 17, который вырабатывает аналоговый сигнал, соответствующи цифровому коду. Частота преобразовани код-аналог (считывани ) беретс в К раз выше частоты преобразовани аналог-код (записи), чем обеспечиваетс линейное преобразование спект ра входного сигнала в более высокочастотный , причем амплитудно-фазовые соотнодени между гармони кгили преобразованного сигнала соответствуют гшплитудио-фазовым соотнесени м межд гармониками входного сигнала с точностью , определ емой дискретностью преобразовани . С выхода ЦАП 17 сигнал поступает на избирательный усилитель 3, настроенный на частоту . f S f . к, который за врем t ::выделит первую гармонику преобразованного сигнала. Целое число t показывает сколько раз необходимо повторить операцию считывани запомненного сигнала до момента полного устано лени переходного процесса в избирательном усилителе 3. Если произвести циклическое считывание запомненного сигнала с частотой - , то избирательный усилитель выделит третью гар монику данного преобразованного сигн ла, причем частота данной третьей гармоники будет равна частоте первой гармоники сигнала, преобразованного с частотой fx., т.е. одновременно с выделением гармоник, изменением част тоты преобразовани производитс при ведение гармоник к одной частоте, что необходимо при фазовых измерени х . Дл выделени 5, 7, ...,п гармоник частота считывани беретс соответственно равной , - , уг С выхода избирательного усилител 3гармонический сигнал подаетс на вход формировател- 4, который вырабатывает импульсы, передний фронт которых формируетс в момент перехода напр жени выделенного сигнала через нуль. Сигнал с выхода формировател 4поступает на первый вход фазометра 5, на второй вход поступают импульсы с выхода второго дешифратора 14, соответствующие по времени начгшу считывани запомненного сигнала. В режиме многочастотных из мерений после прохождени и запоминани первого периода входного сигнала начинаютс одновременно процессы записи и измерени параметров входного сигнала. Измерение начинает1СЯ циклическим считыванием запомненного сигнала с частотой f, За каждый период считывани фазометр 5 измер ет временной интервал, пропорциональный начальному фазовому сдвигу первой гармоники, причем начало временного интервала определ етс моментом прихода импульса jc выхода второго дешифратора 14, а.окончание моментом прихода импульса с выхода формиро вател 4. Через врем trJt- на управл ющие входы делител частоты 15 и фазометра 5 приходит импульс с выхода дешифратора 14, при воздействии которого коэффициент делени делител 15 частоты увеличиваетс в 3 раза, следовательно, частота считывани становитс равной - . Под действием импульса, приход щего на управл ющий вход фазометра 5, производитс запоминание измеренного интервала времени и подготовка фазометра 5 к следующему циклу измерений . При-частоте считывани - за врем ir -фазометр измер ет интервал времени, пропорциональный фазовому : сдвигу третьей гармоники. С приходом импульса с выхода второго дешифратора 14 на управл ющие входы фазометра 5 и делител частоты 15 происходит запоминание измеренного интервала времени, частота считывани становитс равной - ,фазометр подготавливаетс к измерени м временного интервала , пропорционального начальному фазовому сдвигу п той гармоники входного сигнала. Измерение интервалов времени, соответствующих начальным фазам 7, ..., п гармоник, производЛс аналогично. После окончани измерений начального Фазового сдвига п-ой гармоники фазометр 5 определ ет фазовые сдвиги между первой и третьей , первой и п той, первой и п-ой гармониками как разность между интервалами времени, пропорциональными начальной фазе первой гармоники и интервалами времени, пропорциональными начальным фазам 5, 7,..., п гармоник. Полученные сдвиги фаз Обрабатываютс по определенному алгоритму с цепью получени на табло информации,характеризующей параметр вызванной пол ризации. Генератор 16 тактовых импульсов, первый и второй счетчики 11 и 12 служат дл управени работой дешифраторов 13 и 14. Пример. Предположим, что л трехчастотных измерений частота входного сигнала f 0,01 Гц, число преобразований ш 100, частота настройки избирательного усилител fy 10 кГц, Примем 1 50, что оответствует добротности избирателього усилител , равноГ: 50. Общее рем измерени предлагаемым устройтвам составит г . , -е 1. , 50 ° т: отот-з -ш 100 с + 0,015 с 100,015 с, т.е. практически, врем измерений на данной частоте определ етс лишь периодом входного сигнала. Дл выполнени измерений известным устройством даже при добротности избирательных усилителей не более 10 требуетс не менее 10 периодов на выполнение операции Измерение и столько же на Калибровку, т.е. всего 20 периодов, что на дастоте 0,01 Гц составл ет 2000 с. В предлагаемом устройстве осущест вл етс , ттреобразование спертра часто входного сигнала в более высокочастотный , что позвол ет определить необходимые параметры сигнала (амплитуды гармоник, фазовые сдвиги и т.д не только за более короткое врем , а, практически, сразу же после прохо дени певвого периода входного сигн ла, но с более высокой точностью, котора достигаетс увеличением доб ротности избирательного усилител . Увеличение добротности избирательно го усилител , работаклцего на более высокой частоте, чем частота входного сигнала, по существу, не приво дит к увеличению времени измерений. Кроме того, измен частоту преобра зованного сигнала, можно выделить одним избирательным усилителем, настроенным на одну фиксированную час тоту, любую гармонику, чем и достигаетс возможность многочастотных измерений, а также исключаетс необ ходимость калибровки измерительного канала перед каждым измерением. Формула изобретени 1. Измерительное устройство дл геоэлектроразведки, содержащее вход ной блок и амплитудно-фазовый измеTfП итель, включающий последовательно соединенные избирательный усилитель, формирователь и фазометр, о т Л и ч -а ю щ е е с тем, что, с целью повышени производительности труда и точности измерений между выходом входного блока и входом амплитуднофазового измерител последовательно включен блок цифрового преобразовани и цифро-аналоговый преобразователь , причем два управл ющих выхода блока цифрового преобразовани подключены к двум входам фазометра,один из которых соединен с управл ющим входом цифро-аналогового преобразовател . 2. Устройство по П.1, отличающеес тем, что блок цифрового преобразовани содержит последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь , первую группу ключей, блок пам ти, вторую группу ключей, а также генератор тактовых импульсов, выход которого через две цепи, перва из которых содержит последовательно включенные счетчик и дешифратор, а втора - делитель частоты, счетчик и дешифратор, соединен соответственно с управл ющими входами аналогоцифрового преобразовател и первой группы ключей и управл ющими входами второй группы ключей, при %том дешифратор второй цепи подключен также к управл к цему входу делител частоты и двум управл ющим выходам блока цифрового преобразовани . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 327428, кл. G 01 V 3/10, 1971. The invention relates to geoelectromagnetic exploration and is intended to search for polarizing objects using the method of: induced polarization at low frequency alternating current. Geoelectrical measuring devices are known that allow amplitude and phase measurements by polarization at a low-frequency alternating current, containing selective amplifiers, whose tuning frequency coincides with the frequency of the first or highest harmonics of the received signal. For the operation of these measuring devices are necessary. calibration or compensating devices. (A disadvantage of measuring devices containing compensators is their low productivity. A common disadvantage of measuring devices containing selective amplifiers is the impossibility of obtaining information (amplitudes of harmonics, phases, etc.) during one period of the received signal due to the presence of transients, selective amplifiers with amplitude-phase measurements. The duration of the transient process is determined by the quality factor and the tuning frequency of the selective amplifier and can be but determined by the levels of 0.1 - 0.9 Ufn from the expression 0.7 Q the amplitude of the steady-state voltage at the output of the selective amplifier ut is the duration of the transient process; Q is the quality factor of the selective amplifier fo is the resonant frequency of the selective amplifier. selective amplifiers are chosen equal to ten or more, and modern measuring devices for geoelectrics; prospecting works at frequencies of up to 0.001 Hz, while the signal setup time can be quite long. Decreasing the quality factor of selective amplifiers in order to reduce the duration of the transient process leads to a decrease in the amplitude-phase accuracy. immersion, due to the penetration into the band, of the selective amplifier of side harmonics and interference. In addition, in these devices it is necessary to calibrate the measuring channel before each measurement, which leads to a decrease in the measurement performance. Closest to the proposed. is a measuring device containing; an input unit, measuring amplifiers, drivers, a phase meter and a calibrator. The parameters of the measured signal (amplitude of the first harmonic, phase shifts between harmonics) are determined as a result of two measurements: calibration, at which a signal with known parameters is supplied to the input circuit, and measurement of G2. The shortcomings of the measuring device are long measurements at (LOW frequencies due to transients in selective amplifiers, the need to calibrate the measuring channel, the complexity of performing multi-frequency measurements that can be used to separate; the effect of polarization induced on the effects of induction. of the present invention is to increase labor productivity and accuracy of amplitude-phase measurements. The goal is achieved by the fact that in a measuring device for geoelectric prospecting, containing an input unit and an amplitude-phase meter that includes a series-connected selective amplifier, a driver, and a phase meter between the output of the input unit and the amplitude input of the phase-difference meter, and the digital-to-analog converter, and two control outputs of the digital converter unit they are connected to two inputs of a phase meter, one of which is connected to the control input of a digital-analogue converter. A digitizer unit holds serially connected analog-to-digital converter, a first group of keys, a memory unit, a second group of keys, as well as a generator of clock impulses, the output of which is through two circuits, the first of which contains a series-connected counter and remote controller. the second — a frequency divider, a counter and a decryption is connected respectively to the control inputs of the analog-digital converter and the first group of keys, which control the inputs of the second group of keys, with the 5th decoder of the second circuit connecting ah .Also to the control input of the frequency divider and two L councils to CIM unit outputs digital converter. The drawing shows the structures on the device diagram. The device contains an input unit, an amplitude-phase meter 2, a v selective selective amplifier 3, the output of which is connected to the input of the transmitter 4, a phase meter 5, a digital conversion unit 6 containing an analog-to-digital converter (ADC) 7, the first group of keys 8, block 9 memory, the second group of keys 10, the first counter 11, the second counter 12, the first decoder 13, the second decoder 14, the frequency divider 15, the generator 16 clock pulses (GTI), digital-to-analog converter (DAC) 17. The first input of the ADC is connected to the input input block output A The CPU is connected to the inputs of the first group of keys, and the second input of the ADC is connected to the output of the first decoder, the remaining outputs of which are connected to the control inputs of the private key group, the outputs of which are combined with the inputs of the memory block, the outputs of the memory block are connected to the inputs of the first key group j which are connected to the input of the ADC, and the control inputs are connected to the outputs of the second decoder, one of the remaining outputs of which is connected to the control input of the DAC and the second input of the phase meter, and the other output to the control inputs of the phase meter tel frequency input of the frequency divider is combined with the output of the clock and the output of the second counter. the outcomes of the first counter are connected to the inputs of the first Decoder, the output of the frequency divider is connected to the input of the second counter, the outputs of which are connected to the inputs of the second decoder, in addition, the output of the DAC is connected to the input of the selective amplifier. Input unit 1 may contain a broadband attenuator and a preamplifier, serving to normalize the input signal. A phase meter 5 measures the intervals. the duration of which coincides with the difference between the parahod moments of the first and the third, paired and n, the first and the nth harmonics1, this data is processed according to a certain algorithm, with the price of obtaining on the board information characterizing the parameter of the induced polarization. The ADC circuits 7, the memory block 9, the DAC 17 counters 11 and 12, the switches 13 and 14, the frequency divider 15, the GTI -16, the first, and the second group of switches 8 and 10 perform the functions and are based on the typical elements . The device works in a sweet way. This signal, normalized by the input unit 1, enters the ADC 7, which for the period of the input signal of the frequency f generates voltage conversion from the output of the input device 1 to the code words. The quantization step is specified by pulses that follow from the output of the first decoder 13 to the second input of the ADC 7. Using the first group of keys 8, controlled by the first decoder 13, the code words are written into the m cells of the memory block 9, the keys of the second group 10, control 11e second decoder 14, sequentially turn on the cells of memory block 9 to. D / a converter 17, which produces an analog signal corresponding to the digital code. The code-analog conversion (read) frequency is taken K times higher than the analog-code conversion (write) frequency, which ensures a linear conversion of the input signal spectrum to a higher frequency one, with the amplitude-phase correlation between the harmonics of the converted signal corresponding to the optical-phase correlations between the harmonics of the input signal with an accuracy determined by the resolution of the conversion. From the output of the DAC 17, the signal arrives at the selective amplifier 3, which is tuned to the frequency. f S f. k, which in time t :: will select the first harmonic of the converted signal. The integer t shows how many times it is necessary to repeat the operation of reading the stored signal until the transient process is fully established in the selective amplifier 3. If you perform a cyclic reading of the stored signal with a frequency -, the selective amplifier will select the third harmonic of the converted signal, and the frequency of the third the harmonics will be equal to the frequency of the first harmonic of the signal converted with the frequency fx., i.e. Simultaneously with the harmonic emission, the change in the conversion frequency, harmonics are brought to a single frequency, which is necessary for phase measurements. To isolate 5, 7, ..., n harmonics, the read frequency is taken respectively, equal to, -, from the output of the selective amplifier, a harmonic signal is fed to the input of the driver 4, which produces pulses, the leading edge of which is formed at the moment of voltage transition of the selected signal through zero. The signal from the output of the imaging unit 4 enters the first input of the phase meter 5, the second input receives the pulses from the output of the second decoder 14, corresponding to the reading start time of the memorized signal. In the multi-frequency measurement mode, after passing and storing the first period of the input signal, the processes of recording and measuring the parameters of the input signal begin simultaneously. The measurement starts 1CY by cyclically reading the memorized signal with frequency f. For each reading period, phase meter 5 measures a time interval proportional to the initial phase shift of the first harmonic, and the beginning of the time interval is determined by the moment of arrival of the pulse jc of the second decoder 14, and the end of the moment of arrival of the pulse the output of the driver 4. After the time trJt-, the control inputs of the frequency divider 15 and the phase meter 5 receive a pulse from the output of the decoder 14, which, when influenced, divide Frequency divider 15 is increased by 3 times, therefore, the frequency of reading becomes equal to -. Under the action of a pulse arriving at the control input of the phase meter 5, the measured time interval is memorized and the phase meter 5 is prepared for the next measurement cycle. At-read frequency, during the time of ir, the phase meter measures the time interval proportional to the phase: third harmonic shift. With the arrival of a pulse from the output of the second decoder 14 to the control inputs of the phase meter 5 and the frequency divider 15, the measured time interval is memorized, the read frequency becomes equal to, the phase meter is prepared for measurements of the time interval proportional to the initial phase shift of the fifth harmonic of the input signal. The measurement of the time intervals corresponding to the initial phases of the 7, ..., n harmonics was performed similarly. After the end of the measurement of the initial phase shift of the nth harmonic, the phase meter 5 determines the phase shifts between the first and third, first and fifth, first and nth harmonics as the difference between the time intervals proportional to the initial phase of the first harmonic and the time intervals proportional to the initial phases 5, 7, ..., n harmonics. The resulting phase shifts are processed according to a certain algorithm with a chain of getting information on the scoreboard characterizing the parameter of induced polarization. A clock generator 16, the first and second counters 11 and 12 serve to control the operation of the decoders 13 and 14. Example. Suppose that for three-frequency measurements, the input signal frequency f is 0.01 Hz, the number of transformations is w 100, the tuning frequency of the selective amplifier is fy 10 kHz, we will accept 1 50, which corresponds to the quality factor of the selective amplifier, equal to G: 50. The total repair measurement of the proposed devices will be r. , -e 1., 50 ° t: from-3-s 100 s + 0.015 s 100.015 s, i.e. in practice, the measurement time at a given frequency is determined only by the period of the input signal. To perform measurements with a known device, even when the quality of the selective amplifiers is no more than 10, at least 10 periods are required for performing the Measurement operation and the same for Calibration, i.e. a total of 20 periods, which, on the Dustote 0.01 Hz, is 2000 s. In the proposed device, the spertret often transforms the input signal into a higher frequency one, which allows determining the necessary signal parameters (amplitudes of harmonics, phase shifts, etc., not only in a shorter time, but almost immediately after passing through period of the input signal, but with higher accuracy, which is achieved by increasing the quality factor of the selective amplifier. Increasing the quality factor of the selective amplifier that operates at a higher frequency than the frequency of the input signal This, in essence, does not lead to an increase in the measurement time. In addition, by changing the frequency of the converted signal, one can select one harmonic tuned to one fixed frequency, any harmonic, which achieves the possibility of multi-frequency measurements, and also eliminates the need for calibration of the measuring channel before each measurement. Claims 1. Measuring device for geoelectromagnetic, containing an input unit and amplitude-phase measurement TfP itel, including a series of Inline selective amplifier, driver, and phase meter, for example, in order to increase labor productivity and measurement accuracy between the output of the input unit and the input of the amplitude phase meter, the digital conversion unit and the digital-to-analog converter The two control outputs of the digital conversion unit are connected to two inputs of the phase meter, one of which is connected to the control input of the digital-to-analog converter. 2. A device according to claim 1, characterized in that the digital conversion unit contains a series-connected analog-digital converter, a first group of keys, a memory block, a second group of keys, as well as a clock pulse generator, the output of which is through two circuits, the first of which contains a counter and a decoder in series, and the second is a frequency divider, a counter and a decoder, connected respectively to the control inputs of the analog-digital converter and the first group of keys and the control inputs of the second group yuchey at% is the second decoder circuit is also connected to the control input to tsemu two frequency divider and the control unit outputs digital conversion. Sources of information taken into account in the examination 1. USSR author's certificate number 327428, cl. G 01 V 3/10, 1971.
2.Куликов А.В. и др. фазовые из-, мерени в методе ВП на переменном токе.Алма Ата 1975, с. 55 - 79 (прототип).2.Kulikov A.V. and other phase izmeni, memeni in the method of VP on alternating current. Alma Ata 1975, p. 55 - 79 (prototype).