Устройство для измерения фазового сдвига между вертикальными и горизонтальными составляющими электромагнитного поля земли

Оп ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сова СоветскихСоциалистическихРеспублик и 111 00300(22) Заявлено 280481 (21) 3284068/18-25с присоединением заявки Йо(23) Приоритет -Опубликовано 070383,Бюллетень М 9Дата опубликования описания 070383 151)М Вез01 Ч 3/1 Государствеииый комитет СССР по дедам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения В.И. Брякни, .В.И. Величко н Ю.В. Маханьков Институт автоматики АН Киргизской ССР:(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗОВОГО СДВИГА МЕЖДУ ВЕРТИКАЛЬНЫМИИ ГОРИЗОНТАЛЬНЫМИ СОСТАВЛЯЮЩИМИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯЗЕМЛИ Изобретение относится к электро- разведке и может быть использовано для поиска рудных месторождений, а также для выявления косвенных пред" вестников землетрясений.Известны амплитудно-фазовые измерители электромагнитного ноля, основанные иа преобразовании фазового сдвига между измеряемым и опорным сигналами в постоянное или переменное напряжение, амплитуда которого пропорциональна фаэовому сдвигу 1 ).Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является уст ройство, содержащее в двух каналах последовательно соединенные датчики, усилители, формирователи, ключи, генератор импульсов, реверсивный и регистрирующий счетчики, блок управления, схему совпадения.Измерение интервала времени, пропорционального.измеряемому сдвигу фаз, в моменты прохождения сигналов через нуль происходит путем заполнения их импульсами от генератора, которые пересчитываются реверсивным счетчиком по прямому счету. Во втором цикле импульсы генератора подааотся на вычитающий вход реверсивного счетчика и через сигнальный вход н схемы совпадения - на вход регистрирующего счетчика. Эти импульсыпоступают до тех пор, пока на реверсивном счетчике не установится нулевое состояние. При измерении производится статистическое определениесдвига фаэ ( 2 .Недостаток известных устройствзаключается в том, что сдвиг фаз вних определяется с достаточной точностью только при детерминированныхсигналах. При наличии в сигналахшумовой и импульсной составляющихдостоверность измерений резко снижается,Целью изобретения является повышение достоверности результатовизмерения.Указанная цель достигается тем,что в устройстве для измерения фазового сдвига между вертикальной и горизонтальной составляющими электромагнитного поля Земли, содержащемв двух каналах последовательно соединенные датчики, усилители, формирователи, ключи, генератор импульсов,реверсивный и регистрирующий счетчики, блок управления и схему совпадения, дополнительно введены регулиЗ 0 руемое пороговое устройство, дватриггера и инвертор, причем вход регулируемого порогового устройства сЬединен с выходом усилителя одного иэ каналов, а его выход - с одним иэ входов первого введенного триггера, другой вход которого через вве дейный иннертор соединен с выходом формирователя другого канаЛа, выход этого триггера соединен с одним из входов второго введенного триггера, другой вход которого соединен с вы ходом схемы совпадения, выход второго введенного триггера соедйнен с блоком управления и входом ключевой схемы, другой вход которой соединен с генератором импульсов. 15На чертеже дана блок-схема предлагаемого устройства.Устройство содержит датчики 1 и 2 горизонтальной и вертикальной составляющих поля, вновь введенное 20 регулируемое пороговое устройство 3, усилители 4 и 5 по каналам вертикальной и горизонтальной составляющих, устройство 6 с регулируемым пределом счета, вновь введенный инвертор 7, формирователи 8 и 9 по каналам горизонтальной и вертикальной составляющих, триггер 10 н блоке управления, вновь введенный триггер 11, обеспечивающий выделение импульсных сигналов с амплитудой выше заданного уровня и управление пропуском результата их измерения на пересчетное устройство, триггер 12 формирования временного интервала, пропорционального сдвигу .фазы, генератор З 5 13 импульсов, вновь введенный триг гер 14 по функциям аналогичный триггеру 11 , ключи 15-17, ренерсивный счетчик 18, схему 19 логического сложения, схему 20 совпадения и ре гистрирующий счетчик 21.Устройство работает следующим образом.Напряжение, полученное с входных датчиков 1 и 2 горизонтальной и 45 вертикальной магнитных составляющих, усиливается усилителями 4 и 5 до уровня, необходимого для работы последующих каскадовПосле усиления сигнал с датчика 1 поступает на регулируемое пороговое устройство 3 и формирователь 8, а с датчика 2 на формирователь 9, С выходов формирователей 8 и 9 сигналы поступают на триггер 12. Таким образом, сигналом, поступающим по каналу горизонтальной составляющей, производится опрокидывание триггера 12 в состояние "1", а по каналу нертикальной составляющей н состояние "0". Разни- ца во времени между срабатываниями 60 триггера 12 от сигналов, поступающих по первому и второму каналам, определяется разностью фаэ сигналов, проходящих по ним. Таким образом, процесс измерения сводится к измере 65 нию длительности импульсов, формируемых на выходе триггера 12. Для этого с помощью логической схемы ,И-НЕ 16 производится забивка импульсов с выхода триггера 12 сигналом, поступающим с генератора 13 на второй вход схемы 16. После схемы И-НЕ 16 импульсы генератора подаются на реверсивный счетчик 18, перевод которого в нулевое состояние осуществляется при опрокидывании триггера 12. в состояние "1". Количество импульсов определяется разностью фаз между сигналами, пришедшими по обоим каналам, поэтому на счетчике будет устанавливаться состояние, соответствующее этой разности. При опрокидывании триггера 12 в состояние "0" импульсом с другого его выхода производится дополнительное срабатывание линейки делителей 18, в результате чего на них производится инверсия записи, т.е. остается запись1 зе - 2 где и - количество триггеров в линейке;- число пересчитанных импульсон, соответствующих разности фаэа - сумма реализаций при превышении импульсной составляю-щей над шумовой,Так как Формирователи 8 и 9 срабатывают при прохождении сигналомзоны нулевого значения, то они будутработать и от напряжения шумов в темоменты, когда сигналы с датчиковмалы. В результате этого на счетчикебудет происходить запись случайныхчисел, несущих минимальную информацию о разности фаз между различнымисоставляющими электромагнитного поляЗемли. Таким образом, на пересчетнойлинейке происходит непрерывное вычисление разности фаэ между сигналами, поступающими по днум кайаламнезависимо от того, являются этисигналы шумами или основную их долюсоставляет импульсная составляющаяэлектромагнитного поля Земли. Дляобеспечения измерений по сумме щреализаций при.превышении сигналомуровня О 0 н схему введены дополнитель-ные узлы, работающие следующим образом. Сигнал с выхода усилителя 4подается на вход регулируемого порогового устройства 3, уровень.срабатывания которого О 0 заранее задан,Если напряжение импульсного сигналабудет больше О, на выходе формирователя получают импульсы, поступающие на триггер 11, производя егоустановку в состояние ф 111. Обратноеопрокидывание триггера 11 в состояние"О" производится сигналом, поступайщим на его второй вход с формирователя 9 через инвертор 7. При этом сигналом, поступающим с триггера 11, триггер 14 опрокидывается в состояние логической "1 ф и через схему И-НЕ 17 разрешает прохождение импульсов с генератора 13 на схему И-НЕ 15 и схему ИЛИ 19. Импульсы, поступившие на входы ИЛИ 19, пересчитываются линейкой 18 делителей до тех пор, пока на выходах всех ее триггеров не установится состояние 10 логической "1. Это состояние передается на входы схемы И-НЕ 20, в результате чего на ее выходе появится состояние "0" и триггер 14 перейдет в состояние логического нуля и прекратит прохождение импульсов с генератора 13 через логическую схему И-НЕ 17. При этом количество импульсов, прошедших через схему 17, будет равно количеству импульсов, р соответствующих разности Фаз между сигналами. Эти импульсы через схему И-НЕ 15 попадают на вход пересчетных декад 21 и их состояние высвечивается ЦОУ. Таким образом, импуль сы, поступающие на линейку делителей 18, будут записываться на пере- счетные декады только в том случае, если амплитуда сигнала по каналу горизонтальной составляющей больше некоторого наперед заданного уровня Об . Пересчетные декады нарастающим итогом будут пересчитывать импульсы каждой реализации.Для обеспечения задания необходимой величины а и ее постоянства используются линейка б делителей с переменным коэффициентом, на которой производится пересчет просуммированных реализаций путем подачи на вход линейки делителей б импульса 4 Ц с триггера 14, который будет иметь место в момент поступления каждой реализации на пересчетные декады.При поступлении а-го импульса с выхода линейки б делителей подается 45 потенциал на вход триггера 10 иопрокидывает его в состояние фОф, что приводит к запнранию схемыИ-НЕ 15. В .результате этого последу-. ющие реализации на вход пересчетных я) декад поступать не будут. Длительность высвечивания измеряемого результата задается временем подачи второго сигнала с линейки делителей б на другой вход триггера 10, Триггер 10 опрокинется в состояние "1 ф, после чего произойдет сброс записи в пересчетных декадах 21, на ЦОУ высветятся нули и откроется схема И-НЕ 15. Таким образом; вся схема готова к началу накопления следующе- Е го результата. Результаты, высвечиваемые на ЦОУ, делятся на число реализаций. Разработанное устройство в условиях случайной амплитуды принимаеьих сигналов и Флуктуаций около нуля повышает достоверность результатов измерения сдвига фаз засчет уменьшения ошибки в Ксм раз при соответственном увеличейии отношения сигнал/шум оО, Ри,)ЗО,1 величина отношения сигнал/помеха,пороговое значение напря. кенияимпульсная составляющая сигнала,вероятность распределения О Формула изобретения Устройство для измерения Фазовогосдвига между вертикальными и горизонтальными составляющими электромагнитного поля Земли, содержащее вдвух каналах последовательно соединенные датчики, усилители, формирова"тели, ключи, генераторимпульсов,реверсивный и регистрирующий счетчики, блок управления и схему совпаде-.ния, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения достоверностирезультатов измерения; в него дополнительно введены регулируемое пороговое устройство, два триггера иинвертор, причем вход регулируемогопорогового устройства соединен с выходом усилителя одного из каналов,а его выход - с одним из входов первого введенного триггера, другойвход которого через введенный инвертор соединен с выходом формирователядругого канала, выход этого триггра соединен с одним иэ входов второго введенного триггера, другой входкоторого соединен с выходом схемысовпадения, выход второго введенноготриггера соединен с блоком управления и входом ключевой схемы, другойвход которой соединен с.генераторомимпульсов.Источники информациипринятые во внимание при экспертизе1. Вобровников Л,З, Кадыров И.Н.,Попов В.А. Электрораэведочная аппаратура и оборудование. М., "Недрами,1979, с. 125-127.,2. Авторское свидетельство СССР9 331333, кл. Я 01 к 25/04, опублик,1972 (прототип).1003001 Составитель Е. ПолякРедактор С. Патрушева Техред Е.Харитончик Коррект Билак исное Увгород, ул, Проектная, 4 ен лиал П г аказ 1543/28 Тираж 708 ПодиВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/