Измерительное устройство для геоэлектроразведки

Измерительное устройство для геоэлектроразведки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советсник

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

<»1868676 (61) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 220130 (21) Я871353/18-25 с присоединением заявки ЙФ(23) Приоритет

Опубликовано 3009.81. Бюллетень И9 36 (51)М. Кл.з

6 01 V 3/06

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (53) УДХ 550. 832 (088. 8) Дата опубликования описания 300981

В. А. Мариненко, В. A. Солнцев, П. Ф. Федосеев и В. Пд Шевченко (72) Авторы изобретения

Казахский опытно-экспериментальный завод геофизических приборов (71) Заявитель (54 ) ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОИСТВО ДЛЯ ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ где U Qt

f0

Изобретение относится к геоэлектрораэведке и предназ начено для пои с ка поляризующихся объектов методом

: вызванной поляризации на переменном токе низкой частоты.

Известны измерительные устройства для геоэлектрораэведки, позволяющие производить амплитудные и фазовые измерения методом поляризации на пере- . менном токе низкой частоты, содержащие избирательные усилители, частота настройки которых совпадает с частотой первой или высших гармоник принимаемого сигнала. Для работы данных измерительных устройств необходимы 15 калибровочные или компенсационные устройства Ц3. (Недостатком измерительных устройств содержащих компенсаторы, является их низкая производительность. 20

Общий недостаток измерительных устройств, содержащих избирательные усилители - невозможность получения информации (амплитуды гармоник, фазы и т.д.) в течение одного периода при- 25 нимаемого сигнала иэ-за наличия переходных процессов, происходящих в избирательных усилителях при амплитудно-фазовых измерениях. Длительность переходного процесса опреде- 30 ляется добротностью и частотой настройки избирательного усилителя и может быть приближено определена по уровням 0,1 - 0,.9 U из выражения дд — д—

0 7 (} о амплитуда установившегося напряжения на выходе избирательного усилителя; длительиость переходного процесса,. добротность избирательного усилителяу резонансная частота избирательного усилителя.

Если учесть, что добротность избирательных усилителей выбирается равной десяти и более, а современные измерительные устройства для геоэлект,роразведки работают на частотах до

0,001 Гц, то время установления сигнала может бЫть весьма велико. Снижение добротности избирательных усилителей с целью уменьшения длительности переходного процесса приводит к уменьшению точности амплитудно-4+8< ; измерений, вследствие проникновения в полосу, избирательного усилителя побочных гармоник и помех.

868676

Кроме того в данных устройствах Устройство содержит входной блок необходимо осуществлять калибровку 1, амплитудно-фазовый измеритель 2, измерительного канала перед каждым содержащий избирательный усилитель 3, измерением, что приводит к снижению выход которого соединен со входом производительности измерений. формирователя 4, фаэометр 5, блок 6

Наиболее близким к предлагаемому 5 цифрового преобразования, содержаявляется измерительное устройство, со- щий аналого-цифровой преобразовадержащее входной блок, измеритель|ые тель (АЦП) 7, первую группу ключей усилители, формирователи, фазометр 8, блок 9 памяти, вторую группу клюи калибратор. Параметры измеряе- чей 10, первый счетчик 11, второй мого сигнала (амплитуда пеРвой raP- счетчик 12, первый дешифратор 13, моники, фазовые сдвиги между гармо — второй дфратор 14 никами) опре;,еляются в результате частоты, генератор 16 тактовых имдвух измерений: калибровки, при ко- пульсов (Гти), цифроаналоговый преторой на входное устройство подаемся обраэователь (ЦАп) 17. первый вход сигнал с известными параметрами ° и АЦП подключен к выходу входного блоизмерения Г23 . ка, выход АЦП соединен со входами

Недостатки измерительного устрой- первой группы ключей, а второй вход ства — длительное время измерений на АЦП с выходом первого дешифратора низких частотах, обусловленное пере- остальные выходы которого подключены ходными процессами в избирательных к Управляющим входам пЕрвой группы усилителях, необходимость калибровки 20 ключей, выход которых объединены измерительного канала, сложность осу со входами блока памяти, выходы блоществления многочастотных измерений, ка памяти подключены ко входам перс помощью которых возможно отделе- вой группы ключей, выход которых ние эффекта вызванной поляризации соединен со входом АЦП, а управляюот влияния индукции. 25 щие входы соединены с выходами втоЦелью настоящего изобретения яв- рого "дешифратора, один из оставшихся ляется повышение производительности выходов которого подключен к управтруда и точности амплитудно-фазовых ляющему входу ЦАП и второму входу измерений. фазометра, а другой выход — к управПоставленная цель достигается тем. ляющим входам фазометра иеделителя что в измерительное устройство для частоты, вход делителя частоты объегеоэлектроразведки, содержащее вход- динен с выходом генератора тактовых ной блок и амплитудно-фазовый иэме- импульсов и выходом второго счетчика. ритель, в ключ ающий последовательно Выходы первого счетчика соединены соединенные избирательный усилитель, со входами первого дешифратора, выформирователь и фаэометр между Bblxo- 5 ход делителя частоты подключен ко

35 дом входного блока и входом амплитуд- входу второго счетчика, выходы котоно-фазового измерителя последователь- рого соединены со входами второго но включен блок цифрового преобразо- дешифратора, кроме того, выход ЦАП вания и цифроаналоговый преобразова- подключен ко входу избирательного тель, причем два Управляющих выхода 40 усилителя. блока цифрового. преобразователя под- Входной блок 1 может содержать ключены к двум входам фаэометра,один широкополосный аттенюатор и предиз которых соединен с управляющим усилитель, служащие для нормирования входом цифроаналогового преобразова- входного сигнала. теля ° 45 Фазометр 5 измеряет интервалы вреВлок цифрового преобразователя со- мени. длительность которых,соответстдержит последовательно соединенные вует разности между моментами перехода аналого-цифровой преобразователь, пер- через ноль первой и третьей, первой и пявую группу ключей, блок памяти, вто-,той, первой и и-й гармониками, обрую группу ключей, а также генератор 50 рабатывает данные временные интерватактовых импульсов, выход которого лы но определенному алгоритму,c целью через две цепи, первая иэ которых получения на табло информации, хараксодержит последовательно включенные теризующей параметр вызванной поля- счетчик и дешифратор, а вторая - де- ризации. литель частоты, счетчик и дешифратор, Схемы АЦП 7, блок памяти 9, ЦАП 17 соединен соответственно с управляю- счетчиков 11 и 12, дешифраторов 13

55 щими входами аналого-цифрового преоб- и 14, делителя частоты 15, Гти .16, разователя и первой группы ключей, и первой. и второй группы ключей 8 и 10 управляющими входами второй группы выполняют известные функции и строятключей при этом дешифратор второй ся на основе типовых элементов. ц п подключен также к управляющему 60 Устройство работает следующим обвходу делителя частоты и двум управ" разом. ляющим выходам блока цифрового пре- Измеряемый сигнал, пронормирован ный входным блоком 1, поступает s

Ha uepTellle представлена структур- АЦП 7, который за nepac% входного сигная схема устройства. нала частотой f производит в преобра868676 зований напряжения с выхода входного устройства 1 в кодовые слова. Шаг квантования задается импульсами, поступающими с выхода первого дешифратора

13 на второй вход АЦП 7. С помощью первой группы ключей 8, управляемых первым дешифратором 13, кодовые слова записываются в m ячеек блока памяти 9. Ключи второй группы 10, управляемые вторым дешифратором 14, последовательно включают ячейки блока 9 памяти к ЦАП 17, который вырабатывает аналоговый сигнал, соответствующий цифровому коду. Частота преобразования "код-аналог" (считывания) берется .в К раз выше частоты преобразования

"аналог-код" (записи), чем обеспечи15 вается линейное преобразование спектра входного сигнала в более высокочастотный, причем амплитудно-фазовые соотношения между гармониками преобразованного сигнала соответствуют 20 амплитудно-фазовым соотношениям между гармониками входного сигнала с точностью, определяемой дискретностью преобразования. С выхода ЦАП 17 сигнал поступает на избирательный уси- 25 литель 3, настроенный на частоту

f a f ° К, который з.а время t вйделит первую гармонику преобразованного сигнала. Целое число В показывает сколько раэ необходимо повто- у рить операцию считывания запомненного сигнала до момента полного установления переходного процесса в избирательном усилителе 3. Если произвести циклическое считыва! ие запомненного сигнала с частотой, то избирательный усилитель в делит третью гармонику данного преобразованного сигнала, причем частота данной третьей гармоники будет равна частоте первой гармоники сигнала, преобразованного с частотой f, т.е. одновременно с выделением гармоник, изменением час-, тоты преобразования производится приведение гармоник к одной частоте, что необходимо при фазовых иэмере - 45 ниях. Для выделения 5, 7, ...,n гармоник частота считывания берется соответственно равной - С выхода избирательного усилителя

3 гармонический сигнал подается на 50 вход формирователя 4, который вырабатывает импульсы, передний фронт которых формируется в момент перехода напряжения выделенного еигиала через нуль. Сигнал с выхода формирователя

4 поступает на первый вход фаэометра 5, на второй вход кбторого постулают импульсы с выхода второго дешифратора 14, соответствующие по времени началу считывания запомненного сигнала. В режиме многочастотных иэ60 мерений после прохождения и запоминания первого периода входногб сигнала начинаются одновременно процессы записи и измерения параметров входного сигнала, Измерение начинает1ся циклическим считыванием запомненного сигнала с частотой f„. 3a каждый период считывания фазометр 5 измеряет временной интервал, пропорциональный начальному фазовому сдвигу первой гармоники, причем начало временного интервала определяется моментом прихода импульса,с выхода второго дешифратора 14, а.окончаниемоментом прихода импульса с выходр формирователя 4. Через время +.= — к на управляющие входы делителя частоты

15 и фазометра 5 приходит импульс с выхода дешифратора 14, при воздействии которого коэффициент деления делителя 15 частоты увеличивается в

3 раза, следовательно, частота считывания становится равной ф- . Под действием импульса, приходящего на управляющий вход фаэометра 5, производится запоминание измеренного интервала времени и подготовка фазометра 5 к следующему циклу измерений. При частоте считывания + эа

У время 1= — фазометр измеряет интервал

t времени, пропорциональный фазовому сдвигу третьей гармоники. С приходом импульса с выхода второго дешифратора 14 на управляющие входы фазометра

5 и делителя частоты 15 происходит запоминание измеренного интервала времени, частота считывания становится равной - -,фаэометр подготавливается к измерениям временного интервала, пропорционального начальному фаэовому сдвигу пятой гармоники входного сигнала. Измерение интервалов времени, соответствующих начальным фазам 7, ..., n гармоник, проиэводйтся аналогично. После окончания измерений начального фазового сдвига л-ой гармоники фазометр 5 определяет фазовые сдвиги между первой и третьей, первой и пятой. первой и и-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 ббрабатываются по определенному алгоритму с целью получения на табло информации, характеризующей параметр вызванной поляризации. Генератор 16 тактовых импульсов, первый и второй счетчики 11 и 12 служат для управления работой дешифраторов 13 и 14.

Пример. Предположим, что для трехчастотных измерений частота входного сигнала f = 0,01 Гц, число преобразований m = --100, частота настройки избирательного усилителя

10 кГц, Примем В 50, что соответствует добротности избирательного усилителя, равно1; 50. Общее время измерения предлагаемым устройствам составит

Ф 3 1 50

t,!,„ -- - + 3 — — + 3 д

0,0!

868676

Формула иэ обретения!

l

1 !

100 с + 0,015 с = 100,015 с, r ..е. практически, время измерений на данной частоте определяется лишь периодом входного сигнала.

Для выполнения измерений известным устройством даже при добротности избирательных усилителей не более

10 требуется не менее 10 периодов на выполнение операции " Измерение" и столько же на "Калибровку", т.е. всего 20 периодов, что на,частоте

0,01 Гц составляет 2000 с.

В предлагаемом устройстве осуществляется.Преобразование спектра частот входного сигнала в более высокочас- тотный, что позволяет определить необходимые параметры сигнала (ампли туды гармоник, фазовые сдвиги и т .д.} не только за более короткое время, а, практически, сразу же после прохождения первого периода входного сигнала, но с более высокой точностью, 2О которая достигается увеличением добротности избирательного усилителя.

Увеличение добротности избирательного усилителя, работающего на более высокой частоте, чем частота вход- 5 . ного сигнала, по существу, не приводит к увеличению времени измерений.

Кроме того, изменяя частоту преобразованного сигнала, можно выделить одним избирательным усилителем, настроенным на одну фиксированную частоту, любую гармонику, чем и достигается возможность многочастотных измерений, а также исключается необходимость калибровки измерительного канала перед каждым измерением.

1. Измерительное устройство для геоэлектрораз ведки, содержащее вход- 40 ной блок и амплитудно-..фазовый измеритель, включающий последовательно соединенные избирательный усилитель, формирователь и фазометр, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности труда и точности измерений между выходом входного блока и входом амплитуднофазового измерителя последовательно включен блок цифрового преобразования и цифро-аналоговый преобразователь, причем два управляющих выхода блока цифрового преобразования подключены к двум входам фазометра,один из которых соединен с управляющим входом цифро-аналогового преобразователя.

2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что блок цифрового преобразования содержит последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь, первую группу ключей, блок памяти, вторую группу ключей, а также генератор тактовых импульсов, выход которого через две цепи, первая э которых содержит последовательно включенные счетчик и дешифратор, а вторая — делитель частоты, счетчик и дешифратор, соединен соответственно с управляющими входами аналогоцифрового преобразователя и первйй группы ключей и управляющими входами второй группы ключей, при Ътом дешифратор второй цепи подключен также к управляющему входу делителя частоты и двум управляющим выходам блока цифрового преобразования.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 327428, кл. G 01 V 3/10, 1971.

2. Куликов A.Â. и др. Фазовые из-, мерения в методе ВП на переменном . токе. Алма-Ата 1975р с ° 55 79 (прототип).

ВНИИПИ Заказ 8322/67

Тираж 735 Подписное

Филиал ППП "Патент", г,ужгород, Ул.Проектная,4