Устройство для геоэлектроразведки

помех за счет емкости и утечек между приемной петлей и землей,Указанные недостатки в силу большого размера петель и расположения их непосредственно на поверхности земли устранить простыми средствами, например защитой проводов от действия ветра экранами, применением высококачественной изоляции и т.п затруднительно.Цель изобретения - повышение точности измерений путем ослабления влияния помех, вызванных деформация.ми петель и токами утечек между приемной петлей и землей. 50 55 Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для геоэлектроразведки, состоящем из генераторнойи приемной петель, генератора пере 60менного напряжения, дифференциального измерителя и трансформатора,первичная обмотка которого включенапоследовательно с генераторной петлей и генератором, а вторичная обмот-Я Изобретение относится к областигеоэлектрораззедки индуктивными методами с использованием в качествеисточников и приемников переменногомагнитного поля петель, раскладываемых на поверхности земли.Известно устройство для геоэлектроразведки, в котором измерения магнитного поля производятся с помощьюдвух рамочных антенн, подключенных кдифференциальному измерителю, позволяющему определять отношение амплитуд и разность Фаз сигналов в антеннах 13.Недостатком данного устройстваявляется его невысокая глубинность 15исследований,Наиболее близким техническим решением к изобретению по числу существенных признаков являешься устройство для геоэлектроразведки, содержа-;рщее геиераторную и приемную петли,генератор переменного напряжения,дифференциальный измеритель и трансФорматор, первичная обмотка которого включена последовательно с генераторной петлей и генератором, авторичная обмотка - последовательнос приемной петлей и дифференциальным,измерителем 23.Спецификой двухпетлевого метода,в котором используется известное устройство, отличающего его от другихиндуктивных методов, является использование генераторных и приемныхпетель больших размеров, сравнимыхо размерами искомых проводящих Руд"ных тел (порядка первых сотен метров),Это приводит к увеличению глубинности разведки, но одновременно увеличивает влияние на результаты измерений помех за счет деформации петель, 40возникающей под действием ветра, и ка трансформатора включена последовательно с приемной петлей и дифференциальным измерителем, генераторнаяи приемная петля выполнены из одногокоаксиального кабеля, причем экранкабеля образует генераторную петлю,а жила кабеля - приемную петлю.На фиг. 1 представлена блок-схемаустройства; на Фиг. 2 - его эквивалентная схема.Устройство содержит генераторную 1и приемную 2 петли, генератор 3 переменного напряжения, трансформатор,имеющий первичную 4 и вторичную 5обмотки, и дифференциальный измеритель б, Выход дифференциального измерителя является выходом устройства.Генераторная и приемная петли выполнены из одного коаксиального кабеля,Жила кабеля образует приемную петлю 2,а наружный экран - генераторнуюпетлю 1.Генераторная петля 1, подключеннаяк генератору 3 последовательно с первичной обмоткой трансформатора, соз-.дает в окружающем пространстве переменное низкочастотное магнитное поле.Это поле, называемое первичным, атакже вторичное поле от искомых проводящих объектом, наводит ЭДС в приемной петле 2. Сигнал с приемнойпетли поступает на вход дифференци"ального измерителя б. На другой входэтого измерителя поступает сигналсо вторичной обмотки трансформатора5, пропорциональный первичному полю.Если подобрать коэффициент связимежду обмотками трансформатора такимобразом, чтобы сигналы засчет первичного поля на входах дифференциального измерителя б были равны,то сигнал на его выходе, равный разности входных сигналов, будет характеризовать только вторичное магнитное поле.Для достижения большой точностиизмерений глубина компенсации первичного поля должна быть как можнобольше. Однако этому препятствуютпомехи, вызванные непрерывно изменяющейся деформацией петель за счетветра и токами утечек между приемнойпетлей и землей,Для оценки влияния этих помех рассмотрим эквивалентную схему устройства (фиг. 2 1,Генераторная цепь состоит из генератора, имекщего ЭДС цд, генератор"ной петли, имеющей сопротивление Кв,индуктивность рассеяния 1, и .взаимоиндуктивность с приемной петлейи трансформатора, первичная обмоткакоторого имеет сопротивление йт,индуктивностьи индуктивность рассеяния . . Измерительная цепь состоит из приемной петли, индуктивно,связанной с генераторной петлей посредст1096596 вом общей индуктивности и вторичной обмотки трансформатора, индуктивность которой, пересчитанная к первичной обмотке, равна 1, . Так как приемная и генераторная петли имеют по одному витку, то индуктивность рассеяниящи сопротивление Опприемной петли не требуют пересчета. Индуктивность рассеяния Ь и сопротивлениевторичной обмотки трансформатора пересчитаны пропорционально квад 0 рату отношения числа. витков обмо" ток П. Индуктивности , первичной и вторичной обмоток трансформатора могут быть объединены, однако при та" ком объединении следует помнить о 15 сдвиге на 180 ф, вносимом трансформатором.Ток в генераторном контуре создает падение напряжения на индуктивностях петли Ьп и первичной обмотки трансформатора 4 Если 4 =,П Ь то напряжения, приложенные к входам дифференциального измерителя, равны. Это приводит к компенсации ЭДС пер- вичного магнитного поля. Вторичное магнитное поле представлено на эквивалентной схеме генератором О. Напряжение ц может быть измерено либо по величине остаточного нескомпенсированного сигнала, либо путем дополнительной компенсации, осуществляемой изменением амплитуды и фазы сигнала с приемной петли. й 6 и О а= у -д-= г,ь 10 Гн Нарушение компенсации первичногополя согласно этой эквивалентнойсхеме может происходить в результатеследующих трех причин:изменения индуктивности рассеяниячто изменяет коэффициент связимежду генерагорной и приемной, петлямиУизменения индуктивности петель ь,что нарушает условие компенсации, =ПЦпоявления напряжения помех в 45петлях эа счет постоянного магнит-,ного поля земли. К=где,р.,Н ЕаЬ:зом.в,Несмотря на относительно большую величину этой помехи, она легко может быть устранена, например путем частотной фильтрации измеряемого напряжения или путем увеличения тока в петле. Для первых двух случаев такие простые способы непригодны.Проведенный анализ показывает, что основной помехой, определяющей точность измерений, является помеха за счет изменения взаимного расположения петель. Предлагаемая форма выполнения петель из коаксиального кабеля (причем внешний экран включен в генераторную цепь,. а внутренняя Так как трансформатор легко защитить от ветра, то изменение его параметров не рассматривается. Оценим относительную величину помех за счет действия каждой из этих причин для конкретного примера. Пусть генераторная петля имеет форму окружности с радиусом а =100 м.Радиус приемной петли больше на ,да=5 мм, ток в генераторной петле=1 А, частота=100 Гц, ЭДС первичного поля в петле Ея=0,8 В. Пусть участок приемной петли длиной 1 =10 м сместился под действием ветра на величину дЬ =1 мм. Это приводит к изменению потока первичного магнитного 5 поля через петлю и изменению ЭДС вней на величинуд+ьИЧ; эЕ Ф =К,зебра ",",6.ЬаДля наших условий дЕ= 230 мкВ,что значительно больше допустимойвеличины 0,8 мкВ, равной 10 от первичного поля,Предположим теперь, что расстояниемежду проводами петель не изменяется,а радиус обеих петель на,участке6=10 м увеличивается на то же самоерасстояние Ь 6=1 мм. Это приводит кувеличению индуктивностиИндуктивность петли для нашего йримераможно рассчитать, задав радиус проводапетли у = 1 мм. Заметим, что другиезначения радиуса провода слабо изменяют результат. Индуктивность петлиравна Всф 7 1 =к о( 1 п --- й 1 10 Гн П ОР ЭВ результате изменения размеровпетли она изменяется на величину что приводит к раскомпенсации относительно сигнала первичного поля дп=о п 1 п=о 7 10 =4310 6,Такой величиной ошибки компенсации можно пренебречь. Малая величина помехи в данном случае объясняется тем, что собственный поток через петлю изменяется пропорционально не площади, а радиусу петли.Рассмотрим теперь величину помехи за счет постоянного магнитного поля земли, вертикальную составляющую которого положимравной Нг=0, 5 Э=40 А/м. Если тот же самый участок провода петли длиной 6=10 м колеблется от ветра с частотой Хр =10 Гц и амплитудой дь= 1 мм, то в петле генерируется ЭДС, равная109 б 89 б ВНИИПИ Заказ 38 О/34 Тираж 71 писное иал ППП "Патент", г, Ужгород, ул.Проектная,жила - в приемную цепь позволяетполностью исключить эту помеху,Магнитное поле тока, текущего повнешней цилиндрической оболочке коаксиального кабеля, внутри оболочкиравно нулю. Поэтому весь магнитныйпоток генераторной петли проходитчерез контур приемной петли. Индуктивность рассеяния генераторнойпетли Ь становится при этом равной51нулю, и отсутствует деление напряжения между Ь и Ь . Таким образом,илюбые перемещения внутренней жилыкабеля внутри экрана не приводят кизменению магнитного потока черезприемную петлю и, следовательно,не изменяют первичное поле, принимаемое петлей.Как следует из эквивалентной схемы, вторая причина возникновения ветровых помех за счет изменения раз в 20меров и индуктивности петли Г, предПлагаемым конструктивным решениемне устраняется. Однако, как следуетиз проведенного анализа, в большинстве случаев ею можно пренебречь. 25Предлагаемая конструкция петельрешает и вторую задачу: устранениевлияния утечек между проводом приемной петли и землей.В двухпетлевом методе электроразведки помехи за счет емкостной игальванической связи приемной петлис землей играют значительную роль.Ток помехи возникает в результатеразности потенциалов между проводомприемной петли, лежащем на земле, иземлей. Этот ток создает падениенапряжения на сопротивлении и индук -тивности петли, приложенное к входудифференциального измерителя. В предлагаемой конструкции помехи за счет утечек устраняются благодаря тому, что внешний экран кабеля является не только проводом генераторной петли но и выполняет роль экрана для приемной петли, изолируя ее от земли. В результате токи через емкость и утечку между кабелем и землей заьикаются через генераторную цепь и не создают напряжения на входе дифференциального измерителя. Кроме того, собственная емкость коаксиального кабеля является относительно стабильной величиной, и поэтому ее влияние на приемную петлю может быть скомпенсировано, например путем включения нейтрализующей емкости между генераторной петлей и вториччой обмоткой трансформатора. Использование дифференциального измерителя существенно облегчает такую нейтрализацию.Замена известного устройства предлагаемым позволит повысить точность измерений и точность интерпретации, что расширит геологические вбзможности метода по поиску и разведке проводящих рудных тел. В частности, должна увеличиться глубинность и разрешающая способность метода.В результате использования изобретения повысится производительность труда, поскольку существенно ускорится операция по раскладке и смотке петли, отпадет необходимость производить измерения только в безветренную погоду и необходимость устранения утечек в дождливую погоду, Рост производительности труда составит не менее 20.