SU890327A1 - Устройство дл геоэлектроразведки - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к электроразведочным устройствам дл  поиска и разведки месторождений мапштных руд индуктивными методами с измерением- изменений синфазной составл  ющей гармонически измен ющегос  по л , и может быть использовано в i электроизмерительной технике в качестве указател  квадратуры гармони--ческих сигналов. Известны устройства дл  геоэлект роразведки, измер ющие амплитуды различных компонент магнитного пол  tl Однако высокие рабочие частоты, низка  чувствительность и точность измерений таких устройств определ ет небольшую глубинность исследований . В св зи с этим их невозможно использовать дл  глубинных поисков магнитных руд. Известны также высокочувст итель ные устройства, предназначенные дл  поиска полезных ископаемых индуктив ми методами путем измерени  отношени , полуосей эллипса пол ризации магнитного пол  или квадратурной составл кхцей вторичного магнитного пол  2. Измерение отношени  полуосей эллипса пол ризации магнитного пол  по своей информативности аналогично измерению квадратурной (.мнимой) составл ющей вторичного магнитного пол , котора  слабо зависит от магнитной проницаемости искомых рудных месторождений. Наиболее близким к изобретению техническим решением  вл етс  устрой ство, измер ющее квадратурную составл ющую вторичного магнитного пол , содержащее генератор синусоидальных сигналов с генераторной петлей, вариометр с первичной и вторичной обмотками , перва  из которых, соединена последовательно с генераторной петлей, измерительную петлю, совмещенную с генераторной петлей, первый избирательный усилитель, соединенный входом через измерительную петлю с выходом вторичной обмотки вари ометра, включенной встречно-последовательно с измерительной петлей, а выходом - со входом инвертора, вход и выход которого подключены к соответствующим входам коммутатора, второй избирательный усилитель, сое диненный входом непосредственно с точкой соединени  концов измеритель ной петли и вторичной обмотки вари .ометра, а выходом - со входом квадратурного фазовращател , сумматор, один из входов которого соединен с выходом коммутатора, второй вход с выходом квадратурного фазовращател , а выход - р последовательно соединенными усилителем несущей частоты, детектором, состо щим из дифференциатора, двух квадраторов и второго сумматора, избирательным усилителем частоты коммутации, синхронным выпр мителем и измерительным прибором, а также триггерный делитель частоты, выход которого подключен к управл ющим входам коммутатора и синхронного выпр мител , а вход - к выходу второго избирательного усилител . В таком устройстве- измер ема  квадратурна  состав л юща  сигнала преобразуетс  в раз ность квадратов амплитуд двух сигна лов, котора  измер етс  измерительным прибором Недостаток этого устройства, обладающего низким порогом чувствительности пор дка 10 на низких частотах вплоть, до 20 Гц, состоит в невозможности измерени  синфазной компоненты вторичного магнитного пол  или ее изменений. Цель изобретени  - увеличение производительности труда путем изм рени  изменений (.приращений синфа ной составл ющей вторичного магнит ного пол  и повьппение чувствительности и точности измерений. Дл  достижени  этой цели в известном устройстве, содержащем ген ратор синусоидальных сигналов с генераторной петлей, вариометр с первичной и вторичной обмотками, перва  из которых соединена последовательно с генераторной петлей, . измерительную петлю, совмещенную с генераторной петлей, первый избира тельный усилитель, соединенный вход через измерительнзто петлю с выходом вторичной обмотки вариометра,включенной встречно-последовательно с измерительной петлей, а выходом - со входом инвертора, вход и выход которого подключены к соответствующим входам коммутатора, второй избирательный усилитель, соединенньй входом непосредственно с точкой соединени  концов измерительной петли и вторичной обмотки вариометра, квадратурный фазовращатель, вход которого подключен к выходу второго избирательного усилител , сумматор,один из входов которого соединен с выходом коммутатора, а выход - с последовательно соединенными усилителем несущей частоты, детектором,состо п1им из дифференциатора,двух квадраторов, подключенных ко входу и выходу дифференциатора , выходы которых подсоединены ко входам второго сумматора, избирательным усилителем частоты коммутации, синхронным выпр мителем и измерительным прибором, а также триггерный делитель частоты, выход которого подключен к управл ющим входам коммутатора и синхронного выпр мител , дополнительно подключены второй вход сумматора к выходу второго избирательного усилител , а выход квадратурного фазовращател  - ко входу триггерного делител  частоты. На фиг.1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 - векторна  диаграмма положени  векторов напр жений основных сигналов. Устройство содержит генератор синусоидальных сигналов 1, гецераторную петлю 2, вариометр 3, первична  обмотка которого последовательно с генераторной петлей подключены к генератору, измерительную петлю А, соединенную встречно-последовательно с вторичной обмоткой вариометра, избирательньтй усилитель 5, вход которого соединен с выходным концом измерительной петли, а выход - со входом инвертора 6, коммутатор 7, входы которого подключены соответственно ко входу и выходу инвертора, а выход - к первому входу сумматора 8, второй избирательный усилитель 9, вход которого подключен к точке соединени  концов вторичной обмотки вариометра и измерительной петли, а выход - ко второму входу сумматора, квадратурный фазовращатель 10,вход которого подключен к выходу второго избирательного усилител , и последовательно соединенные усилитель

несущей 11, вход которого подключен к выходу сумматора, двухфазный детектор , состо щий из дифференциатора 12, квадраторов 13 и 14 и второго сумматора 15, избирательный усилнтел огибающей 16, синхронный выпр митель 17 и измерительный прибор 18, а также триггерный делитель частоты 19, выход которого подключен к управл ющим цеп м коммутатора и синхронного выпр мител ,а вход - к выходу квадратурного фазовращател . i Устройство работает следующим .образом.

: Генератор синусоидальных сигналов 1 питает последовательно соединенные генераторную петлю 2 и первич ,ную обмотку вариометра 3 током за;данной частоты, который создает первичное магнитное поле. Наводимый

навторичной обмотке вариометра 3 сигнал представл ет собой сигнал

только от первичного магнитного пол . Иринимаемьш измерительной петлей 4 Сигнал представл ет сумму сигналов первичного магнитного пол  и вторичного пол  вихревых токов, возникающих в провод щих неоднородност х . Сигнал со встречно-последовательно включенных вторичной обмотки вариометра 3 и измерительной петли 4 с компенсированной синфазной составл ющей подаетс  на вход избирательного усилител  5,а с его выхода на вход инвертора 6. Входной и выходной сигналы инвертора 6 периодически коммутируютс  коммутатором 7, на выходе которого образуетс  балансно-модулированный сигнал, который подаетс  на первый вход сумматора 8. Сигнал вторичной обмотки вариометра 3 подаетс  на избирательный усилитель 9, ас его выхода - на второй вход сумматора 8. В результате .этого на выходе сумматора 8 в первый полупериод коммутации образуетс  сумма, а во второй - разность сигналов. Коэффициент амплитудной модул ции выходнрго сигнала сумматора, измер емый с помощью последовательно соединенных усилител  несущей 11,двухфазного детектора , состо щего из дифференциатора 12,квадраторов 13 и 14 и сумматора 15, избирательного усилител  огибающей 16, синхронного выпр мител  17 и измерительного прибора 18, пропорционален амплитуде синфазной составл ющей сигнала, поступакщего на вход первого избирательного усилител  5. Напр жение управлени  ком

мутатором 7 и синхронным выпр мителем 17 вырабатываетс  триггерным делителем частоты 19, который запускаетс  через квадратурный фазовращаJ тель 10 сигналом с выхода избирательного усилител  9.

Работа устройства основана на выравнивании амплитуд синфазных составл ющих напр жений измерительной

0 петли 4 и вторичной обмотки вариометра 3 путем полной компенсации синфазной составл ющей сигнала, снимаемого со встречно-последовательно включенных вторичной обмотки вариоj метра 3 и измерительной петли 4,расположенной на начальном участке исследуемой земной поверхности. Полна  компенсаци  синфазной составл ющей отмечаетс  по нулевому показанию

измерительного прибора 18. Это значение синфазной составл ющей запоминаетс  вариометром 3. При смещении измерительной 4 и совмещенной с ней генераторной 2 петель вместе со всем

J устройством вдоль исследуемой поверхности приращение синфазной составл ющей в измерительной петле 4, обу-, словленное изменением магнитной проницаемости аномальных объектов, залегакнцих под исследуемой поверхностью , приводит к раскомпенсации. В результате этого стрелка измерительного прибора 18 отклон етс , а ее отклонение d- , пропорциональное приращению амплитуды синфазной сое-

5 тавл ющей, равно

d. S.m S

и,

где m - коэффициент амплитудной модул ции выходного сигнала сумматора 8;

S - чувствительность измерительного устройства;

приращение амплитуды синфазной составл кидей;

значение амплитуды синфазной составл ющей, которое запоминает вариометр. Таким образом, устройство может измер ть изменени  синфазной (реальной составл ющей сигнала вторичного магнитного пол  вдоль профил  исследуемой поверхности, обусловленные по влением объектов с магнитной проницаемостью.

Claims (3)

1. Исключение сЛ -импульсов на выходе дифференциатора 12 в устройстве достигаетс  тем, что триггерный делитель частоты 19 синхронизируетс  выходным сигналом квадратурного фазовращател  10, на вход которого поступает сигнал с выхода избирател ного усилител  9. Рассмотрим векторную диаграмму, представленную на фиг.2, где UQ опорное напр жение на выходе избира тельного усилител  9; - выходной сигнал избирательного усилител  5; - -инвертированный сигнал - ; U1 - сигнал UQ, повернутый на С квадратурным фазовращателем ,10. Триггерный делитель частоты 19 ..синхронизируетс  сигналом с выхода квадратурного фазовращател  10. Моменты коммутации совпадают с момент ми перехода выходного напр жени  фа зовращател  10 через нуль. В эти моменты вектор Ujj занимает положени на оси абсцисс. Одно из таких положений изображено на фиг.2. Мгновенные значени  суммарного и разностно го сигналов на выходе сумматора 8, определ емые проекци ми векторов (Jt и Up на ось ординат близки к амплитудным значени м и различаютс  мало ,если мало приращение- синфазной компоненты (пор дка 0 . В этом случае производна  от сигналаз суммы и разности в моменты комм тации близка к нулю и ff -импульсы на выходе дифференциатора 12 не воз никают. Эти выводы подтверждены экспериментально . Таким образом, подключение второ входа сумматора 8 непосредственно к выходу избирательного усилител  9,а выхода квадратурного фазовращател  10 - ко входу триггерного делител  частоты 19 позвол ет расширить функ циональные возможности устройства дл  геозлектроразведки и повысить чувствительность и точность измерени  приращений синфазной составл ющ вторичного магнитного пол . Формула изобретени  Устройство дл  геоэлектроразведки содержащее генератор синусоидальных сигналов с генераторной петлей, вари ометр с первичной и вторичной обмот ками, перва  из которых соединена 7 последовательно С генераторной петлей , измерительную петлю, совмещенную с генераторной петлей, первьй избирательный усилитель, соединенный входом через измерительную петлю с выходом вторичной обмотки вариометра , включенной встречно-последовательно с измерительной петлей, а выходом - со входом инвертора, вход и выход которого подключены к соответствующим входам коммутатора, второй избирательный усилитель, соединенный входом непосредственно с точкой соединени  концов измерительной петли и вторичной обмотки вариометра , квадратурный фазовращатель,вход которого подключен к выходу второго избирательного усилител , сумматор, один из входов которого соединен с выходом коммутатора, а выход - с последовательно соединенными усилителем несущей частоты, детектором, состо щим из дифференциатора, двух квадраторов, подключенных ко входу и выходу дифференциатора, выходы которых подключены ко входам второго сумматора, избирательным усилителем огибающей, синхронным выпр мителем и измерительным прибором, а также триггерный делитель частоты, выход которого подключен к управл ющим входам коммутатора и синхронното выпр мител , отличающеёс   тем, что, с целью повышени  производительности труда путем измерени  приращени  синфазной составл ющей сигнала и повышени  чувствительности и точности измерений, второй вход сумматора подключен к выходу второго избирательного усилител , а выход квадратурного фазовращател  - ко входу триггерного делител  частоты. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Светов B.C. Теори , методика и интерпретаци  материалов низкочастотной индуктивной электроразведки. М., Недра, 1973, с. 180.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 661473, кл. G 01 V 3/06 1976.
3. 3.Авторское свидетельство СССР по за вке № 2755415/18-25, кл. G 01 V 3/06, 16.10.79