Устройство для электроразведки в движении

Устройство для электроразведки в движении

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Устройство для электроразведки в движении. В изобретении в качестве возбуждающих импульсов используют два разнополярных импульса, разнесенных между собой во времени. Устройство представляет собой многоканальную электроразведочную станцию. в которой достигается повышение точности обработки импульсных сигналов путем исклю ения мультипликативных составляющих сигнала, вызванных различного рода дестабилизирующими факторами , возникающими в процессе исследования свойств сред импульсными электромагнитными методами. Устройство содержит распределитель импульсов , сумматор напряжений, блок конденсаторов , три многоканальные коммутатора и блок интегрирующих усилителей . Новым является введение в устройство аттенюатора, электронного ключа, двз канального коммутатора и делителя напряжений с соответствующими связями,-позволяющих исключить мультипликативную составляющую помехи путем деления измеренных в заданные моменты после выключения питающего поля сигналов на среднее значение сигнала, измеренного во время действия питающие го поля. 3 ил. (Л to 00 ро

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ, ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3841 930/24-25 (22) 09.01.85 (46) 07.07.86. Бюл. Р 25 (71) Физико-механический институт им. Г.В. Карпенко (72) О.П. Бухало, П.П. Драбич, Е.И. Ролик и P.Ô. Федорив (53) 550.837 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 911351, кл. G 01 К 19/04, 1980.

Авторское, свидетельство СССР

1(1057963, кл. G Oi С 7/18, 1983.

Авторское свидетельство СССР

Р 1171817, кл. С 01 V 3/06, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ

В ДВИЖЕНИИ (57) Устройство для электроразведки в движении. В изобретении в качестве возбуждающих импульсов используют два разнополярных импульса, разнесенных между собой во времени. Устройство представляет собой многоканальную электроразведочную станцию, (51)4 G 01 V 3/16 // С 01 V 3/18 //

//- G 06 С 7/18 в которой достигается повьппение точности обработки импульсных сигналов путем исключения мультипликативных составляющих. сигнала, вызванных различного рода дестабилизирующими факторами, возникающими в процессе исследования свойств сред импульсными электромагнитными методами. Устройство содержит распределитель импульсов, сумматор напряжений, блок конденсаторов, три многоканальные коммутатора и блок интегрирующих усилителей. Новым является введение в устройство аттенюатора, электронного ключа, двухканального коммутатора и делителя напряжений с соответствующими связями, позволяющих исключить мультипликативную составляющую помехи путем деления измеренных в заданные моменты после выключения питающего поля сигналов на среднее значение сигнала, иэмеречного во время действия питаюп(его поля. 3 ил.

1242884

Изобретение относится к вычислительной и измерительной технике, предназначено для обработки случайных импульсных сигналов и может использоваться в промысловой геофизике, при аэроэлектроразведке полезных ископаемых, а также при исследованиях скважин методом вызванной поляризации.

Цель изобретения — повышение точ- 10 ности измерения сигналов путем ис" ключения мультипликативных помех.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства, на фиг.2— временные диаграммы сигналов, поясняющие работу распределителя и устройства в целом на фиг.3 — распреде. литель импульсов.

Устройство состоит из аттенюатора 1, электронного ключа 2, распре- _#_ делителя 3 импульсов, делителя 4 напряжений, двухканального коммутатора 5, сумматора 6 напряжений блока

7 конденсаторов, первого П - канального коммутатора 8, второго .5 -каналь- 25 ного коммутатора 9, блока 10 интегрирующих усилителей и третьего И- -канального коммутатора 11. Клемма 12— информационный, а клемма 13 — синхронизирующий входы устройства. Клем- Зп мы 14 и 15 соответственно являются первым и 11 -ым выходами устройства (остальные И -2 выходов не показаны).

Входы аттенюатора 1 и ключа 2 соединены с клеммой 12. Выходы аттенюатора. 1. и делителя 4 соединены с аналоговыми входами коммутатора 5, выходы которого соединены с первым входом сумматора 6. Выход ключа 2 соединен с первым входом делителя 4, к второму входу которого подключен первый выход 14 устройства. Выход сумматора 6 соединен с объединенными входами блока 7 конденсаторов, выходы которого соединены с соответствующими аналоговыми входами коммутаторов 8 и 9. Объединенные выходы коммутатора 8 подключены к шине нулевого потенциала. Выходы коммутатора 9 соединены с входами блока 10 интегрирующих усилителей. К выходам блок

10 подключены соответствующие аналоговые входы коммутатора 1"1, объединенные выходы которого соединены с вторым входом сумматора 6. Входы уп55 равления ключа 2 и коммутаторов 5, 8,9 и 11 соединены с соответствующими группами выходов распределителя 3 ., вход которого подсоединен к клемме 13."

Принцип действия устройства заключается в следующем.

После окончания действия возбуждающего импульса тока распределитель

3 импульсов вырабатывает на первой н второй группах выходов последовательность строб-импульсов, причем первый строб-импульс появляется на втором выходе группы, второй — на третьем и т.д. Каждый иэ строб-импульсов задержан относительно предыдущего на заданное время. Количество строб-импульсов обусловлено требуемой степенью дискретизации информационного сигнала, спадающего к "нулевому" уровню во времени.

Кроме того, строб-импульсы появляются на выходах первой и второй группы поочередно, т.е. при положительном значении измеряемого сигнала на входе 12 строб-импульсы появляются на выходах первой группы, а при отрицательном — на выходах второй. Устройство используется в методах электрораэведки, применяющих:s качестве возбуждающих сигналов двухполярные импульсы разнесенные один относительно другого во времени.

Для устранения мультипликативной составляющей погрешности измерения в устройстве производится деление результата усредненных значений сигнала в заданные моменты времени на усредненное значение сигнала, возникающего во время действия возбуждающего токового импульса. Для этого значение указанного сигнала стробируется соответствующим строб" импульсом, появляющимся поочередно на первых выходах первой и второй группы., Поскольку значение сигнала А@, возникающего во. время протекания тока, превышает значение сигнала A(t) в паузе между импульсами тока на один-два порядка, то распределитель 3 вырабатывает на выходах третьей группы импульсы, с помощью которых сигнал большой амплитуды (в момент действия тока) поступает на обработку через аттенюатор, а в паузе — непосредственно., Поскольку мультипликативные составляющие погрешности каждого из указанных сигналов одинаковы, то при их делении мультиппикативная погрешность сокращается. Кроме того, поскольку указанные сигналы проходят по одному и тому же измерительному тракту„ то при отношении устра1242884

20

bkqA tl-4

U11K =

По

kaA o а

2 О/

55 няют также нестабильность последнего.

Устройство работает следующим образом.

Пусть на вход 12 поступает знакочередующаяся последовательность затухающих (например, экспоненциально) импульсов (фиг.2, поз. 16), а на вход 13 — знакочередующаяся последовательность синхроимпульсов (фиг.2, поз. 17). Импульсы (фиг.2, поз. 16) в интервале времени (-ty, tq-tg и т.д.) представляют собой сигнал, регистрируемый приемным элементом во время протекания тока возбуждения. В реальных условиях значение сигнала Ао на один-два порядка превышает максимальное значение сигнала A(t) в паузе (фиг.2, поз. 16). Позиции 18-35 соответственно отражают форму сигналов в соответствующих точках (фиг.1).

При поступлении на вход синхронизации последовательности синхроимпульсов, на втором выходе третьей группы распределителя 3 образуется последовательность импульсов, указанная позицией 21 (фиг.1). При воздействии очередного импульса этой последовательности на второй вход управления коммутатора 5 выход аттенюатора 1 через второй открытый канал коммутатора 5 подсоединяется к входу сумматора 6. Одновременно импульс распределителя (на первом выходе первой группы, фиг.2, поз ° 24)

35 открывает первые каналы коммутаторов 8 и 11. При этом на второй вход сумматора 6 через открытый канал коммутатора 11 подается напряжение

Uî с первого выхода блока 10. Одновременно первый конденсатор блока 7 через открытый канал коммутатора 8 подсоединяется к шине нулевого потенциала. При этом на выходе сумма45 тора 6 образуется напряжение где kq и k, — коэффициенты передачи напряжения сумматором 6 по сигнальному (первому) входу и по входу импульсной обратной связи соответ1 ственно, Ао — значение сигнала во время действия импульса тока," а — коэффициент ослабления сигнала аттенюатором 1, Напряжение с выхода сумматора 6 подается на объединенные входы блока 7 конденсаторов, и первый конденсатор блока 7 через открытый канал коммутатора 8 заряжается до напряжения Uqg .

По окончанию действия импульса укаэанного. позицией 24 (фиг.2) первые каналы коммутаторов 8 и 11 закрываются, и на первом конденсаторе блока 7 емкостью С 1 сохраняется заряд q = С4 Ugg . Под действием импульса длительностью Т у (фиг. 2, -поз. -20), поступающего с выхода распределителя 3, открываются ключ 2 и первый канал коммутатора 5. С выхода делителя 4 через коммутатор 5 на вход сумматора 6 подается напряжение V(t)

A(t)

2 где 5 = const

Uo коэффициент пропорциональности.

При поступлении на вторые входы управления коммутаторов 8 и 10 строб. импульса (фиг.2, поз. 30) открываются вторые каналы этих коммутаторов и второй конденсатор емкостью С блока 7 заряжается до напряжения

Ь11 А

2К Ц 2 1р о где U4 — напряжение на втором выходе блока 10

А 4 — значение экспоненты в момент окончания строб-импульса.

Под воздействием строб-импульса на третьи входы управления коммутаторов 8 и 11 (фиг.2, поз. 31) аналогичным образом заряжается третий конденсатор блока 7 и т.д.

В момент окончания последнего строб-импульса (фиг.2, поз.32) И -й конденсатор блока 7 заряжается до напряжения.

При появлении отрицательного сигнала под действием второго импульса, указанного позицией 21, на вход сум- матора 6 через коммутатор 5 подается

Ао напряжение величиной — вЂ, а под а действием импульса на первом выходе второй группы (фиг.2, поз. 25) открывается первый канал коммутатора

9, и первый конденсатор блока 7 под.соединяется к потенциально заземлен-

1242884

М

Пд =2 Ар, а 2

А

U аЪ- - -, у

=C„2 — — kUa

U g аЬ Ая-j /Ад „

2О () bA(e) По. ному входу первого интегрирующего усилителя блска 10. Первый конденсатор блока 7 перезаряжается на вход усилителя от напряжения Uyg до наk3 пряжения U

С в цепи отрицательной обратной связи первого интегрирующего усилителя сообщается заряд, величиной

Ь1Ао kIÀà 1 ,5Ц-4V C,=-C,I- — — k U + (, 3 где Д По - изменение выходного напряжения на конденсаторе С под действием одной пары разнополярных входных импульсов амплитудой Ау.

При поступлении на входы управления ключа 2 и коммутатора 5 оче редного импульса с первого выхода третьей группы распределителя 3 (фиг.3, поз. 20) на первый вход сумматора 6 подается напряжение

Под действием на второй вход управления коммутатора 9 импульса, представленного позицией 33, открывается второй канал коммутатора 9 и интегрирующему конденсатору С, второго усилителя блока 10 сообщается заряд где gL U< — изменение выходного напряжения U y на выходе второго интегрирующего усилителя по окончанию строб-импульса (фиг,2, поз.33).

Под действием последнего строб--. импульса (фиг.2, поз. 35) @ -му интегрирующему конденсатору С у сооб/ щается заряд

ЪЕ Agr фс =Свф3 ) =С (2 - 1с,ПИ p ).

П

По приходу следующей пары разно полярных информационных импульсов

ЗО

Р 5

5О

55 описанный процесс повторяет— ся, Выходные напряжения Ua,Uq

Ug,g изменяются до тех пор, пока не закончатся переходные процессы.

В установившемся режиме 4 q =0;..., aq<=0.

Следовательно

k< A< А(U1 =. 2Ъ аЪ вЂ”;

1 UQ Ah ° т.е. на первом выходе блока 10 образуется напряжение, пропорциональное значение сигнала в импульсе тока, а выходные напряжения Щ,..., Ug пропорциональны отношению средних значений сигнала на заданной задержке к среднему значению сигнала во время действия тока возбуждения.

Поскольку устройство осуществляет деление значений входных сигналов на значение сигнала в импульсе тока, то тем самым исключается мультипли- . кативная составляющая погрешность измерения, вносимая нестабильностью . тока возбуждения, нестабильностью передаточных характеристик приемного элемента и нестабильностью коэффициентов к,(и к измерительного тракта.

В установившемся режиме выходные . параметры ПЮ,Uj......,Щ-(не содержат аппаратурных пульсаций, вызванных неодновременной работой зарядной и разрядной цепей, что имеет место, например, при использовании в качестве усредняющего устройства RS-контура. Это преимущество позволит широко использовать устройство в электроразведочной аппаратуре нового поколения, особенно в тех случаях,когда необходимо преобразовывать выходные значения Uy П,(,...,0 = в цифровой код для дальнейшей обработки на

ЭВМ с целью определения физических характеристик исследуемых сред объектов и материалов.

Распределитель 3 (фиг.3) состоит иэ входного формирователя 36 им1 242884 8 пульсов>НБ-триггера 37, одновибратора 38, В$-триггера 39, элемента ИЛИ 40, элемента И-HE 41, дифференцирующего элемента 42, одновибратора 43, счетчика 44 импульсов одновибратора 45, дифференцирующего элемента 46, элементов И-НЕ 47 и

48, одновибратора 49, элемента 50 задержки, дифференцирующего элемента 51, элементов И-НЕ 52 и 53, дифференцирующего элемента 54, счетног триггера 55, элементов И-НЕ

56 и 57, элемента 58 задержки, счетного триггера 59, элемента 60 задерж ки, элементов И-НЕ 61 и 62 и счетного триггера 63. Формирователь 36 импульсов состоит из диодов 64-67, транзистора 68, резисторов 69-73 и . инвертора 74. Клеммы 75 и 76 — третья группа выходов распределителя 3, клеммы 77-80 — первая группа выходов распределителя 3, а клеммы 8184 — его вторая группа выходов. На шину подан потенциал логической единицы.

Принцип функционирования распределителя состоит в следующем.

Пусть на клемму 13 поданы разнополярные синхроимпульсы (фиг.2, поз. 17). Положительные импульсы выделяются диодом 64 (фиг.2 поз. 18), а отрицательные — транзистором 68 и инвертором 74 (фиг.2, поз. 19). Преобразованные к одной полярности формирователем 36 импульсов синхроимпульсы поочередно подаются íà Rи S-входы триггера 37, который предназначен для синхронизации работы устройства в целом. Эпюры напряжения на прямом и инверсном выходах триггера 37 представлены позициями

22 и 23 соответственно. Смешанные с помощью монтажного ИЛИ (диоды

66 и 67), положительные синхроимпульсы поступают на вход одновибратора 38, íà S-вход триггера 39, на вход схемы ИЛИ 40 и через элемент

50.задержки на счетный вход триггера 55.

Под действием импульсов с выходов диодов 66 и 67. одновибратор 38 генерирует положительные импульсы длительностью Та (поз. -20), причем

То )Ц где Π— длительность паузы между имйульсами тока. Импульсы с выхода одцовибратора 38 дифференцируются элементом 42 и своим задним фронтом запускают одновибратор 43, который генерирует положительные импульсы ференцирующим элементом 54 и через элементы 40 и 4! подается на вход одновибратора 45 для формирования второго строб-импульса и т.д. Количество импульсов запуска одновиб55 ратора 45 контролируется счетчиком

44. После того как сформировался последний стробимпульс на выходе (фиг.2, поз. 21) длительностью несколько меньшей длительности им1 пульсов тока возбуждения. Выходные импульсы одновибратора 38 используются для управления работой ключа 2 и первым каналом коммутатора 5, второй канал которого управляется импульсами с выхода одновибратора 43.

Последние подаются также на первые

10 входы элементов И-HE 47 и 48, на вторые входы которых подаются импульсы с выходов триггера 37.

В результате на выходах элементов 47 и 48 образуются импульсы

l5 (фиг.2, поз. 24 и 25), которые используются для управления работой измерительного канала, предназначенного для измерения сигнала во время действия возбуждающего тока.

20 Для управления работой всех остальных измерительных каналов распределитель содержит формирователь стробирующих импульсов„ состоящих из триггера 39, элементов 40 и 41, 25 счетчика 44 импульсов, одновибраторов 45 и 49 и двух дифференцирующих элементов 46 и 54.

По приходу очередного синхроимпульса триггер 39 по S-входу переводится в состояние логической единицы и на его инверсном выходе появляется потенциал логического "0, который подается на R-вход счетчика

44, как разрешающий потенциал для счета импульсов, поступающих по его .тактовому входу. Одновременно этот же синхроимпульс через элемент 40 подается на один вход схемы 41, на второй вход которой поступает по40 тенциал, соответствующий логической "1 с прямого выхода триггера

39. Синхроимпульс проходит через о схему 41 и запускает одновибратор

45, который формирует первый строб45 импульс (фиг.2 поз; 26). Выделенный с помощью дифференцирующего ,элемента 46 задний фронт первого . стробимпульса поступает на вход одновибратора 49, который генерирует импульс (фиг.2, поз. 27). Задний фронт этого импульса выделяется диф1242884 10 риод следования информационных импульсов практическч не изменяется).

Однако с помощью устройства.исключается мультипликативная составляющая погрешности измерения., вносимая нестабильностью параметров источника тока возбуждения и нестабильностью переходных характеристик приемного элемента. ,10 счетчика появляется потенциал, возвращающий в исходное состояние триггер 39 на прямом выходе которого вырабатывается запрещающий импульс (лог. "0") и формирование строб-импульсов прекращается до появления следующего синхроимпульса.

Для разделения строб-импульсов в пространстве используется цепочка, состоящая из последовательно включенных элементов 50, 58 и 60 задержки и триггеров 55, 59 и 63, Первый триггер 55 этой цепочки опрокидывается па счетному входу задержанным элементом 50 синхроимпульсов, а в исходное состояние этот триггер возвращается передним фронтом второго строб-импульса, поступающего на R-вход с выхода элемента 5 1. На выходе триггера формируется импульс, указанный позицией

28. Задним фронтом этого импульса, поступающего с выхода элемента 58, опрокидывается триггер 59. Последний возвращается в исходное состояние передним фронтом третьего стробимпульса и т.д. Эпюры напряжений на выходах триггеров 55, 59 и 63 показаны позициями 28 и 29.

Строб-импульсы с выхода одновибратора 45 подаются на.первые входы схем 52, 53, 56, 57, 61 и 62. На вторые входы схем 52 и 53 подаются импульсы с выхода триггера 55, схем

56 и 57 - с выхода триггера 59 и схем 61 и 62 — с выхода триггера 63 °

На третьи входы схем 52, 53, 56, 57, 61 и 62 подаются коммутйрующие импульсы с выходов триггера 37.

В результате на выходах схем совпадений образуются импульсы, пока" занные позициями 30-35. Импульсы с выходов схем 47,52,56 и 61 образуют первую группу 11 выходов (клеммы 7780), с выходов схем 48,53,57 и 62— вторую группу (клеммы 81-84), а с выходов однавибраторов 38 и 43— третью группу выходов (клеммы 75 и 76).

Устройства позволяет практически полностью исключить погрешность измерения, возникающую иэ-за наложения на входной с:нгнал помех от промышленной сети (с частотой 50 Гц), а также постоянных или медленно изменяющихся помех (под медленно изменяющимися помехами подразумеваются сигналы, значение которых за один пе

Формула из обретения

Устройство для электроразведки в движении, содержащее распредели15 тель импульсов„ сумматор напряжений, блок конденсаторов, первый, второй н третий электронные коммутаторы и блок ийтегрирующих усилителей, выход сумматора соединен с объединенными

20 входами блока конденсаторов, выходы которого соединены с соответствующими входами первого и второго электронных коммутаторов, выходы первого электронного коммутатора объединены и подключены к шине нулевого потенциала., выходы второго коммутатора подключены к соответствующим входам блока интегрирующих усилителей, выходы блока интегрирующих усилителей

30 являюгся выходами устройства и соединены с входами третьего коммутатора, выходы которого объединены и соединены с первым входом сумматора, вход распределителя импульсов является вхоцом синхронизации, первая группа выходов распределителя соединена с соответствующими входами управления первого и второго коммутаторов, вторая группа выходов распределите40 ля импульсов. соединена с входами управления второго коммутатора, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений сигналов путем исключения мультипликативных. помех, оно дополнительно содержит аттенюатар, электронный ключ, двухканальный электронный коммутатор и делитель напряжений, причем входы аттенюатора и электронного

50 ключа ссединены между собой и являются информационным входом устройства, к первому входу двухканального коммутатора подключен выход делителя напряжений, выход аттенюатора соединен с вторым входом двухканального коммутатора, первый вход делителя напряжений соединен с выходом электронного ключа, второй вход делите Ъ

11 1242884 ля напряжений соединен с первым вы- канального коммутатора соединены с ходом устройства, выходы двухканаль- третьей группой выходов распреденого коммутатора объединены и под- лителя, а к одному входу управления соединены к второму входу сумматора двухканального коммутатора подключен напряжений, входы управления двух- 5 вход управления электронного ключа.

1 242884

Составитель Л. Воскобойников

ТехРед N.Кодаиич Корректор Г. Решетник

Редактор Н. Бобкова

Тирах 128 Подписное

ВНЛИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Закаэ 3100/44

Праиэводсfíåííî-полиграфическое предприятие, r. Ухгород, ул. Проектная,4