Способ геоэлектроразведки и устройство для его осуществления

1. Способ геоэлектроразведки, при котором в исследуемой среде возбуждают неустановившееся электромагнитное поле изменением силы тока в источнике путем его включения, выключения и подачи серии импульсов изменяющейся полярности и убывающей амплитуды, измеряют вторичный сигнал, по которому судят о строении исследуемой среды, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения, подают серию импульсов изменяющихся полярности и амплитуды, убывающей по экспоненциально затухающему гармоническому закону, причем коэффициент затухания выбирают на основе соотношения
0,2 10⁶(1 / S H) < < 2 10⁶(1 / S H) ,
где H - глубина исследования;
S - суммарная продольная проводимость слоя,
при этом измерения вторичного сигнала производят непрерывно с момента включения тока.
2. Устройство для геоэлектроразведки, содержащее генераторный контур, подключенный к источнику тока через тиристорный коммутатор, соединенный с выходом синхронизатора, отличающееся тем, что оно содержит конденсатор, переменное сопротивление и реле с обмоткой и контактом, а также устройство управления, содержащее одновибратор, схему ИЛИ и схему согласования, причем вход устройства управления соединен с первым входом схемы ИЛИ и входом одновибратора, выход которого соединен с вторым входом схемы ИЛИ, выход которой через схему согласования соединен с выходом устройства управления, при этом последнее включено между вторым выходом синхронизатора и обмоткой реле, контакт которого, конденсатор и переменное сопротивление соединены последовательно и подключены параллельно генераторному контуру.

Изобретение относится к геофизике, а более конкретно к способам и устройствам для геоэлектроразведки методом электромагнитных зондирований, и предназначено для решения рудных и структурных задач.
Цель изобретения - расширение области применения.
На фиг.1 представлена структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 - временная диаграмма сигнала возбуждения; на фиг.3 - временная диаграмма измеренного сигнала.
Устройство для реализации способа состоит из генераторного контура 1, коммутатора 2, источника тока 3, синхронизатора 4, устройства управления 5, содержащего одновибратор 6, схему ИЛИ 7 и устройство согласования 8, обмотки реле 9 и контакта реле 10, переменного резистора 11 и конденсатора 12.
Сигнал возбуждения I(t) (см. фиг.2) характеризуется следующими параметрами: начальная величина тока I_o, длительность импульса Т₁, время затухания Т₂. Измеренный вторичный сигнал U₂(t) (см. фиг.3) характеризуется временем перехода через нуль t₀₁.
По сигналу от синхронизатора 4 коммутатор 2 включает ток с начальной величиной I_o в генераторном контуре 1. Одновременно сигнал от синхронизатора 4 поступает на схему ИЛИ 7 устройства управления 5. При этом через обмотку реле 9 протекает ток, и контакт реле 10 замыкается, подключая конденсатор 12 и переменный резистор 11 параллельно генераторному контуру 1.
Величину начального тока I_o выбирают в зависимости от решаемой задачи. В момент времени t = T₁ (см. фиг.2) синхронизатор 4 вырабатывает сигнал включения тока. Длительность импульса Т₁ выбирают так, чтобы процесс включения импульса не влиял на результаты измерения, и устанавливают его, например 5Т₂.
Генераторный контур 1 - это, например, кабель, разложенный на исследуемой площади в виде квадрата. Коммутатор 2 может быть выполнен на мощных тиристорах. Источник тока 3 - это аккумулятор или передвижная электростанция. Синхронизатор 4 вырабатывает сигналы включения - выключения тиристоров и содержит задающий генератор, схемы пересчета, формирователь, скважности и распределитель импульсов.
В момент t = T₁ по сигналу от синхронизатора 4 запускается одновибратор 6, который через схему ИЛИ 7 удерживает ток в обмотке реле 9, в течение времени затухания Т₂, равном длительности импульсов одновибратора 6. В течение времени затухания Т₂ в контуре, образованном генераторным контуром 1 и конденсатором 12, происходит колебательный процесс, который затухает в зависимости от величины R резистора 11. По окончании импульса одновибратора 6 обмотка реле 9 обесточивается, контакт реле 10 размыкается.
Выбор емкости с конденсатора 12 и сопротивления R обеспечивает изменение тока в генераторном контуре по закону
I = I_o e^{- t} S( ₁t+ ), где ₁=2 f₁ - частота колебательного процесса;
- начальная фаза колебаний;
- коэффициент затухания.
Частоту генерации f₁ согласуют с параметрами излучаемого разреза так, чтобы в информативной части переходного процесса было несколько переходов через нуль (устанавливают ее приблизительно равной f₁ 10⁷/S₁/H₁, где S₁ и H₁ - начальные суммарная продольная проводимость и глубина исследования. Начальная фаза колебаний равна нулю = 0.
Коэффициент затухания выбирают из соотношения < < так, чтобы в ранней стадии переходного процесса существовал хотя бы один переход через нуль. Например, для S = 1 см и Н = 5 м, = 0,4 10⁵... 4 10⁵.
В момент времени t = T₁ регистрируют переходный процесс, который имеет, например, один переход через нуль t₀₁ (см. фиг.3). Для определения параметров среды S и H, например, изменяют моменты перехода через нуль, для чего повторяют последовательности операций на другой частоте
f₂= ..
Частоту генерации f₁ устанавливают изменением емкости С, не изменяя при этом сопротивлений R.
При соответствующем подборе параметра затухания и частоты f переходный процесс имеет знакопеременный характер. Измеряя переходный процесс в широком диапазоне времени, соответствующем расширению области циркуляции вихревых токов от некоторой заданной начальной глубины до конечной, регистрируют время перехода через нуль ЭДС переходного процесса t₀₁, t₀₂, t₀₃,... на частоте f₁ и t₀₁, t₀₂, t₀₃,... на частоте f₂.
По полученным значениям перехода через нуль на двух частотах составляют n систем уравнений (n - количество переходов через нуль). Решают системы и определяют характеристики среды. Поздняя стадия переходного процесса может интерпретироваться по стандартной для метода переходных процессов методике.
Аналогично может быть измерена ЭДС переходного процесса при других начальных параметрах S, H. Таким образом, исследование геоэлектрического разреза может начинаться с любой глубины, определяемой частотой гармонических колебаний f, коэффциентом затухания и временем регистрации Т₂. Влияние любой части разреза может быть учтено временами перехода через нуль t₀₁, t₀₂, t₀₃,... .