Устройство для геоэлектроразведки в движении

Устройство для геоэлектроразведки в движении

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

"" 739452

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 02,01.78 (21) 2562834/28-25 (5))М. Кл.

Е, 01Ч З110, С 01 V 3/16 с присоединением заявки ¹â€”

Гоеударстаенных коивтет

СССР (23) ПриоритетОпубликовано 05,06.80, Бюллетень №21

I ао делам изобретений и открытий (53) УДК 550. .837 (088,8) Дата опубликования описания 05.06.80 (72) Авторы изобретения

М,амае

f

Г . 3 ".И..

Московский ордена Трудового Красно о мени ( иА геологоразведочный институт им. Серго Юртвионикидэе й

Ф. М. Каменецкий, В, М. Тимофеев, В.

А. Л. Портной и А. А. Вакульски.й (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ

В ДВИЖЕНИИ

Изобретение относится к импульсной индуктивной геоэлектрораэведке рудных тел в земле или др. электропроводящих объектов в различных средах, проводимой в движении и, в частности, к аэроэлек троразве дке.

Трудность обнаружения объектов связана с.òåì, что сигнал от них . много меньше наблюдаемого в паузе сигнала от вихревых токов в корпусе носителя, Известно устройство для геоэлектроразведки, которое включает аналогичную модель носителя, сигнал от которой эквивалентен токам в корпусе носителя, и отклик модели в паузе между !импульсами вводят в измерительное устройство для компенсации сигнала носителя (1) .

Известно также устройство для геоэлектрораэведки, которсе включает входной ключ стробирования сигнала во время токового импульса и делитель этого сигнала, позволяющий отрегулировать его амплитуду так, чтобы сделать его равным по величине и противоположным по знаку сигнала от вихревых токов в корпусе носителя на каком-либо фиксированном времени, При изменении геометрического по5 ложения приемного контура относительно носителя оба сигнала изменяются одинаково. и компенсация не нарушается. Более глубокая и устойчивая компенсация получается, если компенсировать не одну. а две пространственных составляющих вихревых токов в корпусе носителя, Для этого на носителе укрепляют дополнительный генераторный контур (перпендикулярный основному) возбуждают в нем импульсы тока в конце пауз между импульсами тока в основном генераторном контуре, а возникающий при.этом сигнал в приемном контуре стробируют и регулируют при помощи аналогичного устройства. Компенсация третьей пространственной составлявшей обычно не требуется, так как она слабо проявляется иэ-за, того, что носитель имеет как правило, симметрию относительно вертикальной

739452 з

При этом блок формирования сигнала компенсации помех выполнен в виде последовательно включенных двухвходовой: схемы умножения и общего делителя компенсирующего сигнала, к выходу которого подключены два ключа стробироваиня, к выхрду одного иэ которых подключен делитель компенсирующего сигнала совместно с выходом второго ключа стробирования образующие выход блока, причем управляющие входы ключей стробирования подключены к управляющему входу блока формирования сигнала компенсации помех, один вход схемы умножения соединен с ее выходом через ключ, а другой с помощью дополнительного ключа образует второй вход блока формирования сигнала компенсации помех.

В устройство включен дифференциальный усилитель, к неинвертируемому входу которого, как и в известном подключена цепь приемного контура, а к . инвертируемому — цепь укрепленного на носителе компенсационного контура с сигналом приЪ

3 плоскости, проходящей через линию направления движения 2 .

Известные устройства обладают существенным недостатком, заключающимся втом,, то с их помощью возможно осуществление компенсации влияния только такого носителя, состояние которого во времени является неизменным. Между тем, реальный носи;ель состоит из большого числа агрегатов, электрическое сопротивление контактов между которыми, хаотически изменяется в процессе движения. В результате установленная при помощи известных устройств компенсация сигнала носителя для некоторого исходного его состояния (например, до начала движения) произвольным образом нарушается в процесес движения (полета).

?1ель изобретения — повышение точности измерений путем компенсации помех от вихревых токов в корпусе носителя в процессе движения, Поставленная цель достигается тем, что на носителе жестко укреплен приемный компенсационный контур, соединенный через блок формирования сит нала компенсации помех со вторым входом усилителя, причем схема управления подключена к управляющему входу блока форми, рования сигнала компенсации помех, а вход делителя сигнала соединен со вторым входом блока формирования сигнала компенсации помех.

ЗО

5 емного контура во время токового импульса. В отличие от известного устройства с аналоговой моделью в устройстве для формирования компенсирующего сигнала .. используется не сигнал модели, а сигнал самого носителя, снимаемый с укрепленного на нем специально для этой цепи компенсационного контура, Этот контур расположен очень близко к носителю по сравнению с приемным контуром, Поэтому снимаемый с него сигнал зависит только от вихревых токов в носителе, следит за всеми их изменениями и практически не реагирует на искомые объекты. Зтот сигнал также не зависит от изменений геометрического положения приемного контура относительно носителя. С другой стороны, сигнал приемного контура во время токового импульса определяется целиком первичным полем, практически не зависит от изменений контактов между агрегатами носителя и от наличия или отсутствия искомого объекта, но следит эа всеми изменениями геометрического положения приемного контура относительно носителя. Поэтому для получения компенсирующего сигнала необходимо перемножить сигнал компенсирующего контура в паузе (в момент измерения переходного процес-!

ca) и сигнал приемного контура, возникающий во время токового импульса. Кроме того, необходимо отрегулировать амплитуду компенсирующего сигнала и установить нулевой уровень в некотором исходном положении (например, перед началом движения), после чего в процессе движения компенсация нарушаться не будет.

На фиг, 1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства, на фиг, 2 - временная диаграмма, Устройство состоит иэ генераторного блока, содержащего генератор 1 импульсов чередующейся полярности и генераторный контур 2, схемы 3 управления и измерительного блока,, Последний, как и известный, содержит приемный контур 4, предусилитель 5, входные ключи 6 и 7 стробирования сигнала приемного контура, делитель 8 сигнала приемного контура во время токового импульса, выходные ключи 9, 10, накопительные емкости С4., С усилитель ll постоянного напряжения и регистратор 12, а также компенсационный контур.13, блок 14 формирования сигнала компенсации помех, схему 15 умножения, общий делитель 16 компенсирующего сигнала, ключи 17, 18 стро739452 6

Сигнал на выходе усилителя 20 равей

0=U -U =ц (< }-к 0 (.с )(3) .к, о„((и„(т,1- u ()

При отсутствии в окрестностях. устройства проводящих объектов (кроме носителя) входяйие в формулу (3) сигнагггг имеют вид .

1 ie u,()=u,,II.ã())(+àêô)

".("=.)"., Р ГЖ1

0,(С,. ) = О,. (Н Кф j (6) бирования компенсирующего сигнала, делитель 19 компенсирующего сигнала во время токового импульса и дифференциальный усилитель 20, ключи П и П

4 Q.Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 импульсов вырабатывает в генераторном контуре 2 токовые импульсы чередующейся полярности и полусинусоидальной формы 3 (<} (см. фиг.2а

Устройство 3 синхронизации обеспечивает согласованную синхронную работу с требуемыми задержками срабатывания как генератора импульсов, так и всех ключей измерительного устройства. Сигнал u„()

15 возникающий в приемном контуре 4, усиливается предусилителем 5 и дважды стробируется входным ключом 6 в момент времени т. ; и входным ключом 7 в момент времени . Последний строб-импульс

20 регулируется делителем 8, после чего . строб-импульсы смешиваются и поступают йа неинвертируемый вход дифференциального усилителя 20. С учетом полярности наз25 ванных строб-импульсов сигнал приемного контура на неинвертируемом входе усилителя 20 имеет вид „= ) (,)-"SU„() где К j — коэффициент деления сигнала де30 лителя 8.

Сигнал О„(<), возникающий в компенсационном контуре 13, имеет такой же вид, что и сигнал U„(< ) 1 отличаясь от последнего по амплитуде, форма этих сигналов показана на фиг. 2б.

Сигнал О, (3 ) поступает на схему 15 умножения, на другой вход которой подается сигнал с выхода ключа 7, В резуль40 тате, на выходе схемы 15 умножения появляется сигнал-произведение 0,,,() 0п() который регулируется делителем 16, а затем дважды стробируется входными ключами 17 и 18, срабатывающими синхрон-.

45 но с ключами . 6 и 7, соответственно.

Строб-импульс, получаемый с ключа 17 регулируется делителем 19, после чего строб-импульсы смешиваются и поступают на инвертнруемый вход днфферен50 циального усилителя 20 в виде где,8. — коэффициенты деления сигнаЛ6 Л9 ла делителями 16 и 19, соответственно, . U ()=В„ гдеОп.„Оп,о, ц - исходные значения

> К11 рассматриваемых сигналов в некоторый мо, мент (например, до начала .движения )

Г(и К (t) — неизвестные функции, отражающие измене ния геометрии приемного контура относительно носителя и изменения алектрического сопротивления контактов между агрегатами носителя, соответственно.

Сигнал приемного контура в паузе за-. висит от изменений обоих названных факторов. В атом сигнале во время токового импульса превалирует первичное поле генераторного контура, геометрическая функция от которого такаяже как:и от компланарных контуру токов в носителе, а вкладом самого носителя и изменений его состояния можно принебречь. Сигнал в компенсационном контуре, жестко укрепленном на носителе, не зависит от Геометрических изменений. Во время импульса он также связан с первичным полем генераторного контура, а в паузе - с изменениями — контактов,в носителе, описываемыми той же функцией K(t ); которая из-за несоосности системы и неоднородности первичного поля входит в суммарный сигнал в иной пропорции, чем для приемного контура, т.е. в общем случае коэффициенты о(и р имеют произвольные значения, Представив значения формул (4-7) в (3 ) получают

+ Р (1(° М А5ф 1э (g)

Таким образом, при отсутствии объекта поиска сигнал на выходе усилителя 20

739452 8 ки G . можно определить показатель с

Чем больше с,, тем выше запасы руды и содержание проводящего компонента (металла), состоит из четырех слагаемых: постоянной составляющей, изменений геометрии (независимо от контактов), изменений контактов (независимо от геометрии) и двояко-переменного слагаемого, зависяшего одновременно от обоих факторов. Независимой регулировкой можно установить оп Uri, < 10 в результате чего полная компенсация и измеряемый сигнал при отсутствии искомого объекта будет равен нулю. Ком- 15 пенсация, установленная в некотором ис-: ходном положении (например, до начала движения), в процессе движения не нарушается. При наличии объекта появляется сигнал раскоспенсации, который через 20 выходной ключ 9 подается на накопительную емкость С„и далее на один из входов усилителя 11 постоянного напряжения. После импульса тока отрицательной полярности повторяется аналогичный процесс с той разницей, что теперь сигнал поступает через выходной ключ 10 на накопительную емкость С и далее за второй вход усилителя 11. В результате на выходе усилителя 11 полезный сигнал удваивается, а низкочастотная помеха (период которой много больше интервала между импульсами противоположной полярности) ослабляется. Точно также исключается помеха, период которой равен ин- 35 тервалу между импульсами противоположио и поляр нОсти, Этот инччфыл частО Выбирают равным 20 мкс. с возможностью регулировки в некоторых пределах ) для

«1 исключения помехи промышленной часто- 40 ты 50 Гц и ее гармоник. Высокочастотная помеха ослабляется за счет накопления на емкостях С4, С, Сигнал раскомпенсации зависит от размера объекта, его электропроводности и расстояния до него. 45

Например, над изомерным локальным объектом (в виде немагнитного шара радиуса ot и удельной проводимости 4 ) сигнал раскомпенсации

50 (10) -rto юл

О (.с;) .тле

+=(Pо6О 1"

55 («) Таким образом, .изучая зависимость сигнала раскомпенсации от времени задержгде т — амплитудный множитель, а показатель

Для изучения зависимости сигнала раскомпенсации от времени измерительная часть предлагаемого устройства,делается многоканальной, Элементы 1,2,3, 4,5,13,1S являются общими в многоканальном устройстве, элементы 6,7,8,9, 10, 11,16,17,18,19,20 — нарашиыются по числу каналов. Каждый канал обеспечивает получение сигнала раскомпенсации на одном фиксированном времени. Регистрация данных всех каналов производится на многоканальном аналоговом или цифровом регистраторе 12, В последнем случае регистратор включает АЕ(П с коммутатором каналов íà его входе, Одним из достоинств устройства является воэможность конструирования любого числа независимых каналов, так, как процесс компенсации сигнала на каком-либо одном времени в одном канале не влияет на значение сигнала на каком-либо другом времени в другом канале и т,д, Другим достоинством устройства является его простота, поскольку в нем вместо сложной аналоговой модели носителя, обязанной следить эа хаотическими изменениями его состояния, использован .сам носитель, сигнал которого снимается с укреплеиного на нем контура, а также возможность включения дополнительных элементов, позволяющих компенсироыть изменения вихревых токов не .по одной, а по двум пространственным составляюшим, Для этого, как и в прототипе (см. выше) используют дополнительный генераторный контур (перпендикулярный основному). Новым является то, что между усилителем 20 и вы-. ходными ключами 9, 10 включен еще один дифференциальный усилитель, к -некон вертируемому входу которого подключен выход усилигеля 20, à к конвертируемому через схему, аналогичную рассмотренной - eu;e один компенсационный кон- тур (пер ендикулярный первому) также жестко укрепленный на носителе, В этом случае устройство несколько усложняется, но компенсация получается более глубокой, что позволяет выделить меньше сигналы и обнаружить объекты меньших размеров и электропроводности, либо объекты, залегаюшие на большей глубине, 9 739

С другой стороны, когда речь идет о поисках крупных объектов, залегающих на относительно небольшой глубине, возможно осуществление упрощенного варианта устройства, в этом варианте компенсация осуществляется по одной составляющей и иэ устройства исключается схема умножения 15, для чего достаточно замкнуть переключатель П и разомкнуть переключатель П (фиг. 1). В этом слу- tÎ чае компенсация будет неполной по сравнению с устройством, включающим схему умнржения, и сигнал на выходе усилителя

19 будет равен

U-E(u„-ê и„,)-к„,(о„,-ll„gu„,)

ir(t)(u„.,-ê,î„) ê()Ì„,- „ф,;) ) 2)

+ u„, (> (), уста нови в 20

Un(UKi Оп(Ф ,К

8 Опэ (9 U + (6 u„; получают остаточный (нескомпенсированный) сигнал

euær (Ф(11 ()"

Известно, что величины Ц1) . и w(t) не превышают 0,1. Поэтому остаточный сигнал на порядок меньше помех, связан- ных с изменениями геометрии или с изменениями контактов в отдельности, т. е. с величинами Llew Г (t ) и Ф Оп, К (1, которые полностью компенсируются как в упрощенном, так и в неупрощенном вариантах устройства.

Применение устройства должно привес- З5 ти к повышению качества и эффективности электроразведочных работ. Исключение влияния переменного электросопротивления. контактов между агрегатами носителя позволяет резко сократить количест-.40 во ложных аномалий и тем самым исключить непроизводительные затраты на их проверку наземными геофизическими и гор но-буровыми работами; повысить реальную чувствительность разведки и обнаруживать искомые объекты при большей глубине их залегания.

452 10 входам двух входных ключей стробирова- ния, выход одного из которых непосредственно, а другого — через делитель сигнала соединены с входом усилителя, вцход которого соединен через параллельно включенные выходные ключи стробирования, нагруженные емкостными накопителями, с входом регистратора, и схему управления, выход которой соединен с управляющими входами генератора импульсов тока, входных и выходных ключей стробирования, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений путем компенсации сигнала помех от вихревых токов в корпусе носителя, на нем жестко укреплен приемный компенсационный контур, соединенный через блок формирования сигнала компенсации помех со вторым входом усилителя, причем схема управления подключена к управляющему входу блока формирования сигнала компенсации помех, а вход делителя сигнала соединен со вторым входом блока формирования сигнала компенсации помех.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а— ю щ е е с я тем, что блок формирования сигнала компенсации помех выполнен в виде последовательно включенных двухвходной схемы умножения и общего делителя компенсирующего сигнала, к выходу 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 стробирования подключены к управляющему входу блока формирования сигнала компенсации помех, один вход схемы умножения соединен с ее входом через ключ, а другойс помощью . дополнительного ключа образует второй вход блока формирования сигнала компенсации помех.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе формула изобретения

50 (Устройство для геоэлектроразведки в движении, состоящее иэ генераторногб блока, содержащего генератор импульсов тока чередующейся полярности, нагруженный генераторным контуром, измерительного блока, включающего последовательно соединенные приемный контур и предусилитель, выход которого подключен к

1. Авторское свидетельство СССР

N 371545, кл. G- 01 V 3/16, 1974.

2. Совершенствование методики, техники и интерпретации наблюдений методом переходных процессов в наземном и аэровариантах, Огчет МГРИ, М., Фонды

МГРИ, 1974, с. 16 (прототип).

739482

1 (t)

9мв), УлЩ

ЦНИИПИ Заказ 3044/7 Тираж 649 Подписное

Финиан ППП "Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4