Способ и устройство для возбуждения нестационарного электромагнитного поля при геоэлектроразведке

Способ и устройство для возбуждения нестационарного электромагнитного поля при геоэлектроразведке

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советекик

Социалистичвекик

Реепублии

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< >900237 (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (51)M. Кл. (22) Заявлено 220580 (2) )2929633/18-25 е присоединением заявки №

G 0l V 3/02

Ркудеретееииый квинтет

СССР ве Аеием изебретений и еткрытий (23) ПриоритетОпубликовано 230lÞ ° Бктллетень ¹ 3

Дата опубликования описания 230182 (53) УДК 550.83 (088.8) В.А Попов, В.В.Сушкевич, H.Н.Шарапанов и Л.Ç.Бобровников (72) Авторы изобретения

11осковский ордена Трудового Красног Знамени,, геологоразведочный институт им.Серго ОрдАЬМ"кидЫ (7l) Заявитель I l

I тР)(НМ,!,". г . (54) СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ

НЕ СТАЦИОНАРНОГО ЭЛЕКТРОИАГНИТНО ГО ПОЛЯ

ПРИ ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКЕ

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано при проведении геологоразведочных работ методом вызванной поляризации (BA ), становления поля и др.

Известен способ возбуждения электS ромагнитных полей при геоэлектроразведке, заключающийся в том,что в двух фиксированных точках вводят ток в землю, определяют положение эквипотенциальной линии вблизи точки ввода основного тока, вокруг которой располагают систему ввода дополнительного тока и устройство для осуществления .этого способа, содержащее источник тока, блоки управления и регуляторы tll

Недостатком этого способа является то, что он не может быть использован для возбуждения нестационарных 2© электромагнитных полей путем пропускания в землю мощных импульсов тока,,с паузами, так как в нем не предусматривается использование балластной нагрузки в паузах между импульсами тока.

Наиболее близким для данного техни. ческого решения является способ возбуждения нестационарных электромагнитных полей при геоэлектроразведке, заключающийся в том, что пропускают импульсы тока в землю через два основных заземления и дополнительные заземления, расположенные в непосредственной близости от одного иэ ос новных заземлений, а во время пауз между импульсами тока к генератору подключают балластный резистор, расположенный непосредственно в кузове электроразведочной станции и устройство для осуществления этого способа, содержащее источник постоянного тока, переключатель полярности тока1 выполненный в виде двух двухпозицион. ных ключей, переключатель "нагрузкабалласт", выполненный в виде двух, двухпозиционных ключей, причем исток ник постоянного тока соединен с об20

3 9002 щим контактом первых ключей переключа1елей полярности тока и "нагрузкабалласт", а входные контакты ключей и переключателя полярности тока соединены с основными выходными шинами

5 устройства (2).

Однако недостаточная электробезопасность при работах с большими мощностями в виду того, что непосредственно в кузове станций, где ра- 0 ботает обслуживающий персонал, находится резистор балласта, который подключается к выходу источника тока в паузах между импульсами тока и на котором рассеивается мощность в 20-50 и более кВт, Так как станции работают в полевых условиях, то при высокой влажности возникают значительные утечки (балласт не может быть выполнен герметичным, так как на нем рассеивается громадная мощность и необходима вентиляция воздуха), что грозит персоналу. поражением током.

Кроме того, балласт выполнен в виде проволочного сопротивления, величина которого при нагреве существенно изменяется, В виду этого даже при точно подобранном в исходном режиме равенстве сопротивлений питающей линии и балласта к моменту окончания паузы эти сопротивления юказываются различными, поэтому после переключения источника тока с балласта на нагрузку в питающей линии

AB режим стабилизации тока устанавливается в течение 1-2 с из-за большой инерционности мощных генераторов постоянного тока, вращаемых двигателем автомобиля. Устройство оказывается сложным и громоздким из-за обязательного включения в его состав

40 балласта, который должен быть расчитан на мощность 50-100 кВт, и по размерам превышает все электронные блоки станции, Цель изобретения - обеспечение электробезопасности обслуживающего персонала при возбуждении полей импульсами тока в десятки ампер при напряжениях до 500 и более, стабильности тока непосредственно после

50 его включения.

Для достижения этой цели в известном способе возбуждения нестационарного электромагнитного поля при геоэлектроразведке, заключающемся в том, 55

vTo пропускают импульсы тока в землю через два основных заземления и дополнительные заземления, расположен37 ные в непосредственной близости от одного из основных заземлений, пропускают ток во время пауз между импульсами возбуждающего нестационарное поле тока через о,-но из основных заземлений и дополнительные заземления, расположенные в непосредственной близости от этого основного заземления.

Также поддерживают одинаковой полярность тока, пропускаемого через основное и дополнительные заземления в паузах между импульсами возбуждающего нестационарное поле тока разной полярности.

В известном устройстве для осуществления способа, содержащем источник постоянного тока, переключатель полярности тока, выполненный в виде двух двухпозиционных ключей, переключатель "нагрузка-балласт", выполненный в виде двух двухпозиционных ключей, причем источник постоянного тока соединен с общим контактом первых ключей переключателей полярности тока и "нагрузка-балласт", а входные контакты ключей переключателя полярности тока соединены с основными выходными шинами устройства, одна из основных выходных шин соединена с общим контактом второго ключа переключателя "нагрузка-балласт"

) а нормально замкнутый входной контакт второго ключа переключателя

"нагрузка-балласт", соединен с нормально разомкнутым входным контактом первого ключа этого переключателя и со вспомогательной выходной шиной устройства.

На чертеже изображена структурная схема устройства для осуществления предлагаемого способа.

Устройство содержит источник 1 постоянного тока, переключатель полярности тока, выполненный в виде двух двухпозиционных ключей 2 и 3, переключатель "нагрузка-балласт", выполненный в виде двух двухпозиционных ключей 4 и 5, причем источник 1 постоянного тока соединен с общим контактом первых ключей 2 и 4 переключателей полярности тока и ,"нагрузка-балласт", входные контакты ключей 2 и 3 соединены между собой и подключены к основным выходным шинам 6 и 7 устройства, шина 6 соединена также с общим контактом ключа 5, а нормально замкнутый входной контакт ключа 5 и нормально раИсточник поля в виде заземления 6, подключенного к одному из полюсов источника 1, и двух расположенных по разные стороны на малом расстоянии заземлений 8 и 9, соединенных с дру" гим полюсом источника 1, можно рас . сматривать с высокой точностью в виде двух диполей с равными и противо" положно направленными моментами. При этом заземления 8 и 9 можно располагать либо перпендикулярно линии 6-7, либо вдоль линии 6-7 и тем самым полностью компенсировать в точках измерений влияние одного диполя обратным влиянием другого диполя.

При работе в режиме разнополярных импульсов тока, пропускаемых в лиНии

6-7, во время пауз также поддерживают одинаковой полярность тока, пропускаемого через основное заземление

6 и дополнительные заземления 8 и 9

Благодаря этому в процессе накопления результатов измерений (предпочтительно за четное число импульсов) влияние тока, протекающего через заземление 6, 8 и 9 полностью и автоматически скомпенсируется даже в точках, расположенных вблизи заземления 6 °

Устройство для осуществления предложенного способа работает следующим образом.

5 9002 зомкнутый контакт ключа ч соединены между собой и со вспомогательной выходной шиной устройства, которая подключена к дополнительным заземлен .ям 8 и 9.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

На исследуемом участке земли в двух фиксированных точках 6 и 7 вводят в землю ток в режиме импуль- 10 сов тока с паузами. В непосредственной близости от одной из точек, например 6, где располагается генераторная установка, оборудуют дополнительные заземления 8 и 9. Bo >s время пропускания импульсов тока в линию 6-7 дополнительные заземления 8 и 9 соединяют с заземлением

6 или используют для стабилизации величины возбуждающего тока. Как ю правило, расстояние между заземлениями 6, 8 и 9 не превышает 10 м, поэтому данное сложное заземление на расстоянии, превышает 100 м, может рассматриваться как единое 2S точечное заземление. В соответствии с правилами техники безопасности, участок, на котором располагаются заземления 6, 8 и 9, а также 7 огораживаются, что надежно защищает обслу-30 живающий персонал от случайного поражения током. Сопротивление цепи, включающей заземления 7 и параллельно соединенные заземления 6, 8 и 9 подбирается близким к сопротивлению цепи, включающей заземление 6 и параллельно соединенные заземления 8 и 9 (практически это не представляет трудности, так как в первом случае в питающую цепь добавляется сопротив- > ление проводов питающей линии, величина которого соизмерима с сопротивлением заземления, например 7), После пропускания импульса тока заданной длительности в течение 1мин, ток в линии 6-7 выключают, а источник постоянного тока подключают к цепи, состоящей из заземления 6 и параллельно соединенных заземлений

8 и 9. Стабилизатор тока поддерживает и в этой цепи ту же величину тока, который перед этим использовался для возбуждения нестационарного поля. В паузах между импульсаS5 ми тока производится измерение электрической компоненты поля, направленной вдоль линии 6-7. Так как измеряемая компонента поля направ37 d лена перпендикулярно линии 9-6-8, вдоль которой протекает ток в земле в паузе между импульсами, то этот ток не оказывает существенного влияния на величину измеряемых сигналов, Это объясняется следующим образом.

Перед пропусканием импульса возбуждающего тока через заземления 6 и 7 в точках измерений компенсируют естественную разность потенцйалов, в этот же промежуток времени источник 1 постоянного тока подключен к заземлениям 6, 8 и 9, поэтому сигнал от такого источника поля скомпенсирован и останется скомпенсированным в том случае, если в последующих паузах между импульсами тока в цепи

6-7 полярность подключения источника

1 к заземлениям 6, 8 и 9 поддерживается постоянной. Ближайшая точка измерений располагается от заземлений не ближе, чем на расстоянии 100-200 м, поэтому сигнал от источника со значительно меньшими размерами очень мал.

0237

to

Формула изобретения

4

55

7 90

В режиме пропускания импульса возбуждающего тока ключи 2 - 5 устанавливаются в начальное положение (см, чертеж). При этом один из полюсов источника 1 через замкнутые контакты ключа 2 подсоединяется к заземлению

6, а через замкнутые контакты ключа

5 " с дополнительными заземлениями

7 и 9. Второй полюс источника 1 через замкнутые контакты ключей 4 и 3, соединяется с заземлением 7, т.е. источник 1 соединен с основными и вспомогательными выходными шинами устройства. В цепи 6-7 протекает импульс стабилизированного тока в течение заданного промежутка времени, например 1 мин. Затеи переключатель

"нагрузка-балласт" устанавливается в положение "балласт", а ключи 2 и 3 остаются в исходном состоянии. При этом второй полюс источника 1 тока отключается от заземления 7, а дополнительные заземления 8 и 9 отключаются от заземления 6 и подключаются ко второму полюсу источника 1. В течение паузы ток протекает от заземления Ь к заземлениям 8 и 9. В конце паузы производится одновременное переключение переключателя полярности тока (ключи 2 и 3 устанавливаются во второе положение) и переключ геля

"нагрузка-балласт" (в исходное сос" таяние "нагрузка"). При этом первый полюс источника 1 соединяется с заземлением 7, а второй полюс - с заземлением 6, 8 и 9 и нестационарное гюле возбуждается импульсом тока обратной полярности в течение заданйого промежутка времени. По окончании импульса тока вновь одновременно переключаются ключи 2 и 3 в исходное состояние, а ключи 4 и 5 устанавливаются в положение "балласт

При этом ток вновь протекает от заземления 6 к заземлениям 8 и 9.

Аналогично устройство работает и в последующих циклах.

Технико-экономическая эФФективность применения данного технического решения заключается в обеспечении электробезопасности обслуживающего персонала при возбуждении полей импульсами тока в десятки ампер при напряжениях до 500 В и более. Благоб даря тому, что в течение пауз между импульсами возбуждающего тока не требуется пропускать ток через балластный блок, находящийся внутри измерительной лаборатории, что позволяет исключить возможное поражение персонала током.

Кроме того, стабилизация тока осуществляется непосредственно с момента его включения, ITo позволяет осуществить измерение переходных характеристик ВП, начиная с ранних стадий (с единиц-десятков миллисекунд), что очень важно при выполнении исследований для целей гидрогеологии и инженерной геологии.

1. Способ возбуждения нестационарного электромагнитного поля при геоэлектроразведке, заключающийся в пропускании импульсов тока в землю через два основных заземления и дополнительные заземления, расположенные в непосредственной близости от одного из основных заземлений, о т л и ч à ю шийся тем, что, с целью обеспечения злектробезопасности и обслуживающего персонала при возбуждении полей импульсами тока в десятки ампер при напряжени ях до 500 В и более, а также стабильности тока непосредственно после его включения, дополнительно пропускают ток во время пауз между импуль« сами возбуждающего нестационарное поле тока через одно из основных заземлений и дополнительные заземления, расположенные в непосредствен35 ной близости от этого основного заземления.

2. Способ по п.l, о т л и ч а ющ и и с я тем, что поддерживают одинаковой полярность тока, пропускаемого через основное и дополнительные заземления в паузах между импульсами возбуждающего нестационарное поле тока разной полярности.

3. Устройство для осуществления способа по п.1, содержащее источник постоянного тока, переключатель полярности тока, выполненный в виде двух двухпозиционных ключей, переключатель "нагрузка-балласт", выполненный в виде двух двухпозиционных ключей, причем источник постоянного тока соединен с общим контакторы первых ключей переключателей полярности тока и "нагрузка-балласт", а входные контакты ключей переключателя полярности ток соединены с основными выходными шинами устройства, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, одна иэ

900237

Составитель E. Городничев

Техред Л. Пекарь . Корректор B.Áóòÿãà

Редактор H,Áîáêîâà

Заказ 12177/64 Тираж 718 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д.4/5 филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул,Проектная,4 основных выходных шин соединена с общим контактом второго ключа переключателя "нагрузка-балласт", а нормально замкнутый входной контакт второго ключа переключателя "нагрузкабалласт", соединен с нормально разомкнутым входным контактом первого ключа этого переключателя и со вспомогательной выходной шиной устройства.

1О

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке N 2764181/18-25, кл. G 01 V 33//0022, 1979.

2. Бобровников Л.З. и др. Электроразведочная аппаратура и оборудование. "Недра", 1979, c° . 319, 174179, 189 (прототип).