Аппаратура частотного электромагнитного зондирования

Аппаратура частотного электромагнитного зондирования

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. АППАРАТУРА ЧАСТОТНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ЗОНДИРОВАНИЯ, состоящая из генераторного устройства, содержащего задающий генератор, усилитель мощности и питающий диполь, а также приемного устройства, содержащего последовательно соединенные блок фильтров, широкополосный усилитель , детектор с регистратором, а также последовательно соединенные иодафиё .1 3 градуировочный генератор, калиброванный делитель напряжения и приемник сигналов, отлич ающаяся .тем, что, с целью повышения точности и дискретности измерения, в генераторное устройство между задающим генератором и усилителем мощности включены последовательно соединенные между собой делитель частоты и схема управления, состоящая из переключателя частот, двухвходового логического элемента И-НЕ, двух пар усилителей-инверторов и эмиттерных повторителей , причем выходы переключателя частот соединены с входами двухвходового логического элемента И-НЕ, один выход двухвходового логического g элемента И-НЕ соединен с параллельными входами первой пары усилителя- /Л инвертора и эмиттерного повторителя, ..- а второй его вход - с входами второй Си пары усилителя-инвертора и эмиттерного повторителя, все четыре выхода 2 которых соединены с соответствующими четырьмя входами усилителя мощности, собранного по мостовой схеме. З

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

- (19) (11) А

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 йБщ-., ГОСУДАРСТ8ЕНКЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3452022/18-25 (22) 11.06.82 (46) 15.02.84. Бюл, Р 6 (72) О.И,Безгубов, В.И .Пятницкий, Н.A.Ðócàíoâ и )0.Н.Трошкин (7 1) Центральный научно-исследовательский геологоразведочный институт цветных и благородных металлов (53) 550.83(088,8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

)) 137967, кл. G 01 R 19/02, 1961, 2. Авторское свидетельство СССР

9 228799, кл . G 01 V 3/08, 1968 (прототип), (54) (57) 1, АППАРАТУРА ЧАСТОТНОГО

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ЗОНДИРОВАНИЯ, состоящая из генераторного устройства, содержащего задающий генератор, усилитель мощности и питающий диполь, а также приемного устройства, содержащего последовательно соединенные блок фильтров, широкопОлосный усилитель, детектор с регистратором, а также последовательно соединенные

1(51) 01 V 3 08) G 01 R 19 02 градуировочный генератор, калиброванный делитель напряжения и приемник сигналов, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности и дискретности измерения, в генераторное устройство между задающим генератором и усилителем мощности включены последовательно соединенные между собой делитель частоты и схема управления, состоящая из переключателя частот, двухвходового логического элемента И-НЕ, двух пар усилителей-инверторов и эмиттерных повторителей, причем выходы переключателя частот соединены с входами двухвходового логического элемента И-НЕ

Ф один выход двухвходового логического у элемента И-НЕ соединен с параллельными входами первой пары усилителяинвертора и эмиттерного повторителя, а второй его вход — с входами второй С пары усилителя-инвертора и эмиттерного повторителя, все четыре выхода 3 которых соединены с соответствующими четырьмя входами усилителя мощности, собранного по мостовой схеме.

107 37 26

2. Аппаратура по п. 1, о т л и ч ающ ая с я тем, что, с целью повышения помехоэащищенности, в приемное устройство между приемником сигнала и широкополосным усилителем дополнительно введены последовательно включенные между собой предварительный усилитель, узкополосный режекторный RC -фильтр с полосой подавления, равной нестабильности промышИзобретение относится к устройст. вам для геоэлектрораэведки, в частности к устройствам для измерения электромагнитных полей методом частотного электромагнитного зондирования.

Известна аппаратура частотного электромагнитного зондирования, состоящая из генераторного устройства, содержащего задающий генератор, делитель частоты, переключатель, преобразователь, трансформатор, усилитель мощности, согласующий трансформатор, питающий диполь, и измерительного устройства, содержащего приемную рамку, усилитель, фазовращатель, суммо- 15 разностную схему, коммутатор, усилитель несущей, синхронный детектор, фильтр и измерительный прибор, Аппаратура предназначена для исследования инвариантных (неэавися- щ щих от ориентации) параметров поля (1), Недостатками известной аппаратуры являются наличие частотных и нелинейных искажений, трудность получения импульсов тока прямоугольной 25 формы, обусловленных наличием трансформаторных связей, сложность схемы и методики измерений. Основные параметры измерительного устройства выбраны с учетом ее преимущественного использования для исследования магнитного поля в чисто индуктивной зоне незаземпенного источника первичного поля ° Низкая помехозащищенность аппаратуры от промышленных помех, Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является аппаратура для частотного электромагнитного зондирования, состоящая из генераторного устройства, содержащего задающий 40 С-генератор с местом Виша в цепи положительной обратной связи, связан-. ную с осями переменных прямоемкостных конденсаторов и переменных линейных сопротивлений систему шестерен, уп- 45 равляемую приводом через редуктор, выходной усилительный каскад, связанленной помехи 50 Гц, а также узкополосный режекторный RC -фильтр с полосой поцавления, равной нестабильности помехи 150 Гц, блок фильтров, выполненный в виде блока узкополосных фильтров с полосой нестабильности сигнала, обусловленной температурной

Нестабильностью элементной базы приемного устройства, и детектор, выполненный по схеме линейного детектора, ный с питающим диполем, ре гистрирующий прибор, и приемного устройства, содержащего последовательно соединенные приемник сигналов, блок входных и промежуточных КС -фильтров,: широкополосные усилители, детекторный каскад с регистратором, градуировочный генератор, калиброванный делитель напряжения (2), Данная аппаратура характеризуется трудностью согласования временной частотной характеристики задающего генератора с амплитудно-частотной характеристикой выходного усилительного каскада и регистратора, обусловленной наличием индуктивных связей, Низка также помехозащищенность от промышленных помех частоты 50 и 150 Гц, так как в аппаратуре отсутствуют устройства защиты от них, а низкая точность измерений аппаратуры обусловлена непрерывностьючастотного зондирования и постоянной перестройкой приемного устройства для измерения электромагнитного поля зондирующих частот, а также нелинейностью детектирования при минимальных и максимальных значениях сигнала.

Цель изобретения — повышение точ/ ности измерений, дискретности, повышение помехо защищенности, уменьшение нелинейных и частотных искажений, амплитудной равномерности возбуждающего тока по диапазону частот.

Поставленная цель достигается тем, что в аппаратуру частотного электромагнитного зондирования, состоящую из генераторного устройства, содержащего задающий генератор, усилитель мощности и питающий диполь, а также приемного устройства, содержащего последовательно соединенные блок фильтров, широкополосный усилитель, детектор с регистратором, а также последовательно соединенные градуированный генератор, калиброванный делитель напряжения и приемник сигналов, в генераторное устройство между задающим генератором и

107 37 26 усилителем мощности включены последовательно соединенные между собой делитель частоты и схема управления, состоящая из переключателя частот, двухвходового логического элемента

И-НЕ, .двух пар усилителей-инверторов и эмиттерного повторителя, причем выходы переключателя частот соединены со входами двухвходового логического элемента И-НЕ, один выход двухвходового логического элемента

И-НЕ соединен с параллельными входами первой пары усилителя-инвертора и эмиттерного повторителя, а второй

его выход — c входами второй пары усилителя-инвертора и эмиттерного 15 повторителя, все четыре выхода которых соединены с соответствующими четырьмя входами усилителя мощности, собранного по мостовой схеме.

Кроме того, в приемное устройство 7О между приемником сигналов и широкополосным усилителем дополнительно введены последовательно соединенные между собой предварительный усили тель, узкополосный режекторный кС— фильтр с полосой подавления, равной нестабильности промышленной помехи

50 Гц, а также узкополосный режекторный Й0 -фильтр с полосой подавления, равной нестабильности помехи 150 Гц, блок фильтров, выполненный в виде блока узкополосных фильтров с полосой нестабильности сигнала, обусловленной температурной нестабильностью элементов базы приемного устройства, и детектор, выполненный по схеме линейного детектора, На фиг. 1 представлена блок-схема генераторного устройства аппаратуры; на фиг, 2 — блок-схема приемного устройства; на фиг. 3 — эпюры напря- 4О жений.

Генераторное устройство аппаратуры частотного электромагнитного зондирования содержит задающий генера- 45 тор 1, делитель частоты 2, переключ атель 3 частот, двухвходовый логический элемент 4 И-НЕ, первый 5 уси-, литель-инвертор, первый б эмиттерный повторитель, второй 7 усилитель инвертор, второй 8 эмиттерный повторитель, усилитель 9 мощности, питающий диполь, на схеме не показанный и включаемый между точками 10 усилителя 9 мощности .

Приемное устройство аппаратуры содержит приемник l l сигналов, предварительный усилитель 12, режекторный фильтр 13 частоты 50 Гц, узкополосный режекторный КС -фильтр 14 60 частоты 150 Гц, блок 15 фильтров, широкополосный усилитель 16, линейный детектор 17, регистратор 18, генератор 19, калиброванный делитель 20 напряжения, 65

Аппаратура частотного электромагнитного зондирования работает следующим образом.

Сигналы прямоугольной формы с задающего генератора 1, стабилизированного кварцем, поступают на делитель

2 частоты, состоящий из 15-ти триггеров, создающих на своих выходах напряжение одной из 15-ти дискретных рабочих частот в диапазоне 1,220000 Гц, Прямоугольные импульсы (фиг. 3 а) рабочей частоты поступают через переключатель 3 частот на входы логического элемента 4 И-НЕ, Причем импульсы нечетной последовательности (фиг. 3 б) подаются на один вход логического элемента 4

И-НЕ, с первого выхода они подаются на параллельные входы первой пары усилителя-инвертора 5 и эмиттерного повторителя б, на выходах которых образуются импульсы разнополярного напряжения (фиг. 3 г и д) .

Импульсы н апряже ни я раз ной пол ярности (фиг. З,g) с выходов эмиттерного повторителя б (фиг. 3 t ) и усилителя-инвертора 5 (фиг., 3 ф ) подаются на противоположные плечи мостовой схемы усилителя мощности 9, а импульсы четной последовательности (фиг. 3 ) подаются на другой вход логического элемента 4 И-НЕ и со второго его выходаа — на параллельные входы второ и пары усилителя-инвертора 7 и эмиттерного повторителя 8, на выходах которого образуются импульсы напряжения (фиг. 3 Ж,.о) и подаются на другие плечи мостовой схемы усилителя мощности 9, обеспечивая условия его нормальной работы и получение на его выходе (точки 10) и в питающем диполе (на схеме не показанного) разнополяр ных напряжений прямоугольной форма рабочей частоты (фиг. 3 3,e) .

Измеряемый сигнал принимается приемником 11 сигналов, усиливается предварительным усилителем 12 и подается через узкополосные режекторные

)(С -фильтры (13 и 14) с полюсами подавления промышленной помехи 50 и

150 Гц, обусловленной ее нестабильностью, на блок 15 узкополосных фильт. ров с полосой нестабильности сигнала, обусловленной температурной нестабильностью элементной базы устройства, где происходит фильтрация сигнала от помех, лежащими за пределами полосы пропускания, Широкополосный усилитель 16 обеспечивает необходимое усиление сигнала, а линейный детектор 17 — его детектирование с высокой точностью измерений в регистраторе 18.

Для градуировки приеморегистрирующего канала аппаратура содержит генератор 19, выход которого соединен

1073726 фиЕ. 2 с калиброванным делителем напряжения 20.

Предлагаемая аппаратура электро магнитного зондирования позволяет обеспечить по сравнению с базовой одинаковую детальность разведки по глубине до 1500 м.

Введение в схему приемного устройства аппаратуры дополнительных режекторных RC -фильтров обеспечивает защиту устройства от проьншленных помех частоты 50 и 150 Гц, а блока узкополосных фильтров с полосой нестабильности полезного сигнала обеспечивает надежный прием и точность измерений принятого сигнала.

Введение линейного детектора обеспечивает повышение точности измерений минимальных и максимальных значений принятого сигнала.

Аппаратура частотного электромагнитного зондирования обеспечивает точность измерений не менее 2-3%, а базовая -не менее 10-12%. Это достигается тем, что введение линейного детектора обеспечивает повышение точности измерений минимальных и максимальных значений принятого сигнала, а введение узкополосных фильт- ров с полосой нестабильности полезного сигнала повышает точность измерений сигнала при изменении его эа счет температурной нестабильности параметров элементной базы устройства. Повышение точности измерений достигается также и за счет работы аппаратуры на дискретных рабочих ч а10 стотах, а мостовая схема усилителя мощности генераторного устройства позволяет получить равномерность тока в питающем диполе на различных дискретных частотах всего рабочего диапазона.

Работа схем управления и усилитФля мощности в ключевом режиме позволяет получить большую прямоугольность импульсов тока в питающем диполе, уменьшить частотные и нелинейные искажения.

Аппаратура в целом позволяет повысить эффективность поисков полезных ископаемых, позволяет повысить произ. водительность геолого-разведочных работ.

107372б

Составитель В.Зверев

Редактор М.Келемеш Техред Л.Пилипенко

Корректор О. Ти гор

Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Заказ 324/45

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул,Проектная, 4