Гидрофизический зонд

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ. РЕСПУБЛИН ОПЙСА ЗОБ кий инхнич майоров, Артеменк а 1 сго 1 егп. Еперь.го ах Яоч зюп ЕЕЕ 1 осеап На 1 х -278.(54) ГИДР (57) Изоб рам техни на зондов гидрофиэиФизически ФИЗИЧЕСКИЙ етение отн еской физи й телеметр еских датц ЗОНДсится к прибои, основанным и сигналов от ков с различным действия. Цель инципом н и- ст схемафиг. 2боты з ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(56) Вгаътп М.Ь. Аргергойд 1 дег. 1 п Ргос.СопГ, оп Епв, п Жевепг. Осеапз, 1974. 1Зсог 1 а чо 1. 2, р. 27 Изобретение относится к приборам технической физики, основанным на з довой телеметрии сигналов от гидро- физических датчиков с различным Физическим принципом действия.устройс во может найти применение в зондиру щей аппаратуре для каротажа скважин в земной толще.Целью изобретения является расш рение области применения за счет у ранения влияния изменений погонных электрических параметров кабель-тро на передаваемую информацию и надежность работы устройства.На Фиг, 1 приведена структурнаягидрофизицеского зонда; на- выбор частотных режимов раонда. изобретения - расширение областиприменения за счет устранения влияния изменения погонных электрическихпараметров кабель-троса на передаваемую информацию и надежность работызонда, Цель достигается путем увеличения глубины амплитудной модуляциинепосредственно при передаче частот"но-манипулированного сигнала по кабелю-тросу в сочетании с последующейдемодуляцией по амплитуде и по частоте. Для этого в зонд дополнительновведены конденсатор, последовательный КЬС-контур, в первый и второйсогласующие трансформаторы введеныдополнительные обмотки, а демодулятор выполнен в виде соединенных последовательно амплитудного детектораи Фильтра фазовой автоподстройки частоты. 2 ил,Гидрофиэический зонд состоит из погружаемого модуля 1 и бортового приемного устройства 2, соединенныхчерез бронированный протяженный кабель-трос 3 с одной внутренней жилой 4 и оплеткой 5 брони. Погружаемый модуль 1 содержит последовательно соединнные кодирующее устройство 6 сбора гидрофизической информации и частотныц модулятор 7, вторичный источник 8 электропитания и первый согласующий трансформатор 9 с тремя обмот" ками: первой 10, второй 11 и третьей 12. Кодирующее устройство 6 выполнено по схеме последовательного соединения аналого-цифрового преобразователя с электронным коммутатором каналов, сигнальные входы которого под 1536333включены к выходам гидрофизических датчиков.электропроводности воды, ее темературы и глубины погружения. АнаЙого-цифровой преобразователь выполняется по схеме с поразрядным уравно 1 ешением и выдает выходные сигналы в Фиде сигналов последовательного двоичного кода.Обмотки 11 и 12 первого согласую 10 его трансФорматора 9 равны по числу мпервитков и соединены между собой стречно, точка соединения обмоток одключеиа через конденсатор 13 я опетке 5 брони на одном конце кабельтроса 3. Нулевая шина 14 погружаемого модуля подключена к точке соединения конденсатора 13 и оплетки 5 бро. йи кабель-троса 3.Бортовое приемное устройство 2 4 одержит последовательно соединенные демодулятор 15 и регистратор 16, боровой источник 17 электропитания и Фторой согласующий трансформатор 18 с стремя обмотками: первой 19, второй 20 25 и третьей 21. Первая обмотка 19 подключена к нулевой шине 22 бортового приемного устройатва 2 и к входу демодулятора 15, в качестве которого слуит точка соединения сигнальных вхоЗО Дов амплитудного детектора 23 и фильтра 24 фазовой автоподстройки частоты ФАПЧ), Вторая и третья обмотки 20,21 торого согласующего трансформатора 18 имеют равное число ампервитков, включены встречно, а точка их соединения подключена через последовательйый ВЕС-контур, составленный резистоом 25, индуктивностью 26 и конденсатором 27, к нулевой шине 22 и оплетНе 5 брони кабель-троса 3 на его дру 40 1 ом конце, где внутренняя жила подключена к выводу третьей обмотки 21, а Вывод второй обмотки 20 подкпючен к Выходу бортового источника 17 электропитания. В качестве регистратора 1645 может быть использовано поканальное устройство памяти на полупроводниковых приборах или на магнитном носителе. В качестве фильтра 24 ФАПЧ может быть использована известная структу ра следящей петли, составленной из фазового компаратора, фильтра нижних частот и управляемого генератора.Сигнальный вход регистратора подкпючен к аналоговому выходу 28 фильтра 55 24 ФАПЧ, вход 29 сдвига частоты которого подключен к выходу амплитудного детектора 23, а сигнальный вход 30 Фильтра 24 ФАПЧ соединен с сигнальныйвходом амплитудного детектора 23.Бортовой источник электропитания является источником напряжения постоянного тока, которое подается на выводыпитания регистратора 16, фильтра 24ФАПЧ, амплитудного детектора 23, а нулевая шина 22 подключена к точке соединения Р 1.С-контура и оплетке 5 брони кабель-троса 3.Гидрофизический зонд работаетследующим образом.Судно буксирует погружаемый модуль 1 на конце кабель-троса 3 в обследуемой придонной области. В зависимости от требуемой глубины соответствующая часть кабель-троса находится в воде и испытывает переменноепо глубине гидростатическое давление.Остальная часть кабель-троса остается смотанной на бортовую лебедку судна-буксира. Напряжение питания отбортового источника 17 электропитания передается через обмотки 20 и 21второго согласующего трансформатора18, внутреннюю жилу 4 всего кабельтроса 3, затем через обмотки 11 и 12первого согласующего трансформатора 9на вход вторичного источника 8 электропитания, который вырабатывает стабилизированное напряжение питаниякодирующего устройства и частотногомодулятора 7 погружаемого модуляНулевая шина 14 погружаемого модуля 1и нулевая вина 22 бортового приемногоустройства 2 соединяются через оплетку 5 брони кабель-троса 3. При наличии напряжения питания в погружаемоммодуле кодирующее устройство 6 сборагидрофизической инфсрмации Формируеткодовый мультиплексный кадр данныхгидрофизических датчиков в виде последовательности двоичных посылок(0,1), которая преобразуется частотным модулятором 7 в частотно-манипулированные посылки с соответствующими частотами 1 о, Г 1 (Фиг. 2), Сформированный сигнал через обмотки 10 и 11первого согласующего трансформатора 9,внутреннюю жилу 4 кабель-троса 3, обмотки 21 и 19 второго согласующеготрансформатора 18 передается на входдемодулятора 15, а с него - на входрегистратора 16 бортэвого приемногоУстройства 2,Встречное включение обмоток 11,12и 20,21 с Равными парами ампервитковразмагничивает соответствующие согласующие трансФорматоры 9 и 18 на любом уровне постоянного тока питания, протекающего через внутреннюю жилу 4 кабель-троса 3. Это предотвращает нежелательные искажения Формы информационных сигналов, проходящих через трансформаторы, что могло бы внести нежелательные гармоники в спектр пе" редаваемых сигналов и провести к ложным срабатываниям демодулятора 15. Взаимно компенсирующее действие обмоток 11,12 для тока цепи питания не распространяется на передачу через первый согласующий трансформатор 9 частотно-манипулированных сигналов благодаря шунтирующему влиянию конденсатора на переменном токе. Последовательный 1 Ц,С-контур, резонансная частота которого выбрана равной частоте Г, оказывает на сигналах с частотами Гс, и Г,(Г )Г) различное шунтирующее действие, Вследствие этого наряду с взаимно компенсирующим действием обмоток 20,21 второго согласующего трансформатора 18 в бортовом приемном устройстве 2 возникает дополнительная амплитудная модуляция частотно-манипулированных сигналов с частотами Г,Г,. фильтр 24 на своем аналоговом выходе 28 восстанавливает импульсную форму выходных посылок ко" дирующего устройства 6, но с экспоненциальными искажениями вследствие переходного процесса при перестройке частоты в процессе ее захвата в следящей петле с Фазовым компаратором. Формирование переходного процесса и повышение надежности захвата за продолжительность каждой двоичной посылки осуществляется выходным сигналом амплитудного детектора 23 по входу 29 сдвига частоты в фильтре 24. Это реализуется автоматически, поскольку различным частотам о и Г соответствуют различные амплитуды принимаемых демодулятором 15 сигналов переменного тока.Полезный эффект в предлагаемом гидрофизическом зонде достигается следующим образом. Для повышения глубины амплитудной модуляции частоты Го и Е выбираются больше частоты Гс среза амплитудно-частотной характе" ристики кабель-троса, не испытывающего внешнего гидрос.татического давления воды. Это отображается кривой а затухания на Фиг. 2. При опускании и буксировке погружаемого модуля 1 в глубинные водные слои кабель-тросиспытывает гидростатическое давление,изменяется погонная емкость кабельтроса, частота среза становится меньше Г а кривая затухания б приобретает крутизну большую, чем а, в итоге возрастает глубина амплитудной модуляции, улучшается переходный процесс восстановления исходной посылкив Фильтре 24, улучшается надежностьработы бортового приемного устройства, Глубина амплитудной модуляциитолько за счет перевода частот Г ,Й,в область среза амплитудной частотнойхарактеристики кабель-троса (т.е, более 1) недостаточна для уверенногоФорсирования работы фильтра фазовойподстройки частоты. Это возможно бла" ; годаря введению последовательногоЙ 1,С-контура для согласования уровнейамплитудной модуляции с областью захвата Фильтра ФАПЧ. Таким образом,область применения предлагаемого гидрофизического зонда расширяется в область больших глубин при большой длине кабель-троса, что допускает использование и в высокопроизводительныхрегиональных поисковых исследованиях. ЗОформула изобретенияГидрофизический зонд, состоящийиз погружаемого модуля и бортовогоприемного устройства, соединенных через бронированный протяженный кабельЗ 5 трос с одной внутренней жилой, где погружаемый модуль содержит кодирующееустройство сбора гидрофизическойинформации, соединенное с частотныммодулятором, вторичный источник элект"ропитания и первый согласующий трансформатор, а бортовое приемное устройство содержит демодулятор, соединен-.ный с регистратором, бортовой источник электропитания и второй согласующий трансформатор, причем перваяобмотка первого согласующего трансформатора подключена к выходу частотногомодулятора и нулевой шине погружаемого модуля, первая обмотка второгосогласующего трансформатора подключе"на к входу демодулятора и нулевойшине бортового приемного устройства,первый вывод второй обмотки первогосогласующего трансформатора и нуле"вая шина погружаемого модуля подключены к внутренней жиле и к оплеткеброни на одном конце кабель-троса,соответственно первый вывод второй7 15363 обмотки второго согласующего трансФорматора и нулевая шина бортового приемного устройства подключены к внутренней жиле и к оплетке брони кабель-троса соответственно на втором5 крнце кабель-троса, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью расширения области применения за счет устр нения влияния изменений погонных э ектрических параметров кабель-троса н передаваемую инФормацию и надежн сть работы устройства, введены канд нсатор, последовательный К 1.С-контур, первый и второй согласующие трансфор 5 маторы содержат третьи обмотки, демодулятор выполнен в виде амплитудного детектора и Фильтра Фазовой автоподс ройки частоты, сигнальные входы кот рых объединены и служат входом демод лятора, причем второй вывод в 1 орой о мотки первого согласующего трансоставитель Л.Талонина ехред И,Дидык ектор 13.Гирняк ор И.Циткин ед Тираж ч комитет Подпис ное по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССРЖРаушская наб., д. М/5 ква,Гагарина,101 здательский комбинат "Патент изводствен ород Заказ 107ВНИИПИ Государственного113035 Форматора через встречно соединеннуютретью обмотку подключен к входу вторичного источника электропитания,второй вывод второй обмотки второгосогласующего трансФорматора черезвстречно соединенную третью обмоткуподключен к выходу боргового источника электропитания, конденсатор подключен между нулевой шиной погружаемого модуля и точкой соединения второй и третьей обмотск первого согласующего трансФорматсра, последовательный КЕС-контур подключен междунулевой шиной бортового приемногоустройства и точкой соединения втооой и третьей обмоток второго согласующего трансФорматора и вход регистратора подключен к аналоговому выходу Фильтра автоподстройки частоты,вход сдвига частоты которого подключен к выходу амплитудного детектора.