Устройство для аэроэлектроразведки

Сфез Сфеетсннк Сфцналнстичесмни РаснубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВ ВТИЛЬСТВУ(22) Заявлено 280679 (21) 2785869/18-25 Р 1) М л с присоединением заявим йо(23) Приоритет С 01 Ч 3/16 Государственный комитет СССР но делам изобретений н открытий. (71) Заявмтель Ленинградский ордена Ленина и ордена Трудового Красйо"оЗнамени государственный университет им. А.А.Жданова(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АЭРОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ Изобретение относится к области аэроэлектроразведки с использованием электромагнитных полей радиостанций СДВ и СВ диапазонов частот. Оно может быть применено для определения электрических параметров среды в целях геологического картирования и поисков полезных ископаемых, а также решения задач радионавигации и распространения радиоволн.Известны устройства для измерения горизонтальной составляющей электрического поля, применяемые при наземных электроразведочных работах: проволочные, заземленные и неэазем ленные, антенны различной конструкции, индуктивные датчики, специальные приемные линии, подключенные к . эаэемпителям или плоским емкостным электродам ),11 . 20Основная трудность измерения горизонтальной составляющей электрического поля Е радиостанций выэваХна тем, что величина Е к в десятки - сотни раз меньше вертикальной составляющей Е . Поэтому известные устройства неприменимы для аэроэлектроразведки, так как при жестком креплении датчиков к летательному аппарату выходное напряжение их практи чески определяется только ,степенью отклонения датчика от горизонта. Для неискаженного приема Е необходимо выдержать горизонтальный полет с точностью до сотых долей градуса, что практически невозможнО. Принудительное удержание датчика в горизонтальной плоскости, например с помощью гировертикали и силового следящего привода(гироплатформы) недостаточно, для измерений Е, так как при использовании в качестве носителя самолета на величину выходного напряжения влияет положение плоскости и фюзеляжа относительно антенны.Известно устройство для измерения . горизонтальной составляющей переменного электрического поля, которое состоит из размещенных на летательном аппарате измерительного блока, горизонтальной проволочной антенны и вертикальной штыревой антенны. Горизонтальная антенна имеет на конце конусный парашют и буксируется летательным аппаратом. Сигнал с горизонтальной антенны поступает в канал Ея измерительного блока, с вертикальной - в канал Е. Сигнал с горизонтальной антенны усиливается и поступает на Фаэочувствительный детектор.Опорным напряжением для детектораслужит усиленный и повернутый по фазе на,900 сигнал канала Ы )2(,ЛНедостатком известного устройстваявляется узкая область применения еговследствие ограничений, накладываемых на диапазон используемых частоти технические условия проведения измерений. Напряжение на выходе детектора не зависит в определенных пределах от взаимного положения летатель ного аппарата и горизонтальной антенны, которое изменяется, например, при.тангаже самолета. Оно определяетсянеполной горизотальнойсоставляющейэлектрического поля Е, а только мнимой компонентой ее .7 ьЕ. Последняя,не позволяет однозначно определятьэффективные электропроводность Я идиэлектрическую проницаемость а сре.ды.В реальных условиях величинуЗ,Еможно использовать только для определения В на,частотах СдВ - диапазона.Кроме того, применение в известном устройстве буксируемой длиннойнесимметричной антенны накладывает д 5ограничения на высоту полета и вызывает дополнительный неучитываемыйфазовый сдвиг между сигналами на выходе горизонтальной и вертикальнойантенн за счет разнесенности ихэлектрических центров. Последний растет пропорционально частоте и в ДВ-СВдиапазонах вносит в результаты измерений недопустимо большую погрешность,Целью изобретения является расширение функциональных возможностейустройства.Указанная цель достигается тем,что в устройство для аэроэлектроразведки, содержащее размещенные на летательном аппарате измерительный блоки две антенны, введены блок стабилизации антенн в горизонтальной плос.кости, соедйненный с одной из антенн,и блок обработки сигналов, причем 45обе антенны через блок обработки сигналов подключены к измерительномублоку.Кроме того, одна из антенн выполнена поворотной, а другая - горизонтальной, жестко закрепленной относительно корпуса летательного аппарата, Каждая антенна содержит два рабочих электрода, в полости которыхразмещены усилители, штанги и дифференциальный блок. При использовании устройства на летательном аппа-рате типа самолета в качестве блокаобработки сигналов применяется сумматор.На фиг. 1 показана блок-схема уст- Щ)ройства, установленного на летательном аппарате; на фиг. 2 - блок-схемаантенны,устройство смонтировано под фюзеляжем летательного аппарата 1, Ан тенна 2 жестко связана с корпусом и занимает строго горизонтальное положение только при горизонтальном полете, Антенна 3 укреплена на валу редуктора, исполнительного электродвигателя блока стабилизации 4, управляемого следящим приводом от гидро- вертикали 5, которая при кренах самолета принудительно удерживает эту антенну в горизонтальной плоскости. Обе антенны подключены к блоку обработки сигналов б. Выход последнего соединен с измерительным блоком 7,Обе антенны имеют идентичную конструкцию. Каждая антенна (фиг. 2) состоит из двух полых рабочих электродов 8, двух антенных усилителей 9, расположенных внутри электродов, металлических трубчатых штанг 10 и дифференциального блока 11. Рабочий электрод имеет днище 12 из изоляционного материала, герметически закрывающего полость электрода. Вход антенного усилителя подключен к электроду, общие шины усилителей соединены со штангой, выход - с изолированным проводом, проходящим внутри штанги. Дифференциальным блоком служит симметрирующий трансформатор или дифференциальный усилитель. Такая антенна имеет максимальную действующую длину при заданной ее геометрической длине и может крепиться к металлическим конструкциям без использования изоляционных материалов.Устройство работает следующим образом.Сигналы антенны 2 и 3, в которыхпомимо полезной части присутствуютдобавочные напряжения за счет верти"кальной составляющей В , возникающие при крене летательного аппарата, поступают на блок согласованной обработки этих сигналов б, алгоритм преобразования которого задается так,чтобы взаимно компенсировать добавочные напряжения в сигналах этих антенн и осуществить таким образом.независимость выходного сигнала, подаваемого на измерительный блок 7, отвоздействия вертикальной составляющей поля.Сигналы на выходах антенн 3 и 2соответственно равныО = К(Еи Сов д " АЕ 51 пТ),Ощ К(ЕСоаУ+ ЕЬ(п 9)где К и К - коэффициенты, численноравные произведению действующей длины антенны,коэффициентов передачиантенного усилителя и диф.ференциального блока;А - постоянная, зависящая отместа расположения Устройства между крыльями ихвостовым оперением самолета и определяемая экспериментально;- угол крена самолета.Благодаря отнотипной (по пу) функциональной зависимости добавочных напряжений в антеннах от Е и одновременно противоположной по знак ку в разных антеннах функция блока согласованной обработки сигналов упрощается до суммирования сигналов О и О с разными весовыми коэффициентами. Действительно, сумма О и О равнаО О + О (К 1 К )СО ++ (К - АК,)Е 5 п (г) Если коэффициенты К и К выбрать таким образом, чтобй выполнялось равенствоК АКр (3) 15 то напряжение О окажется равнымО, = (К, + К) Е Со 3, (4) или с погрешностью1,5 при у( 10О " (К+ К.) Е). (5)Следовательно, напряжение на выходе устройства пропорционально горизонтальной составляющей элетрического поля и практически не зависит , 25 от угла крена.Устройство позволяет производить измерения модуля и фазы, реальной и . мнимой компоненты горизонтальной составляющей переменного электрического 30 поля Е в воздухе с использованием летательного аппарата. По составляющей Е измеренной совместно с другими составляющими электромагнитного поля, например вертикальной, возмож- р но однозначное определение эффективных электропроводности 6 и Эдиэлектрической проницаемости Я горных пород. устройство, позволит реализовать азроэлектрораэведочный способ определения о и я , имеющий существенно большую экономическую эффективность, чем аналогичные наземные способы. Значительное увеличение диапазона используемых частот расширит возможности и азрогеофианческой съемки, -поскольку окажутся возможными многочастотные измерения, позволяющие исследовать геоэлектрический разрез на различных глубинах, классифицировать полученные аномалии и т.д.формула изобретения1. Устройство для аэроэлектроразведки, содержащее размещенные на летательном аппарате измерительный блоки две электрические антенны, о т -л и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью расширения функциональных возможностей устройства, оно содержитблок стабилизации положения одной изантенн в горизонтальной плоскости иблок обработки сигналов, причем обеантенны через блок обработки сигналов подключены к измерительному блоку.2. Устройство по п, 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что одна изантенн выполнена поворотной, а другая - горизонтальнойжестко закрепленной относительно корпуса летательного аппарата.3, Устройство по п. 1, о т л ич а ю.щ е е с я тем, что каждая антенна содержит два электрода, в полости которых размещены усилители,штанги и дифференциальный блок.4. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок обработки сигналов выполнен в виде сумматора,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Вишняков А.Э.,Вишняков К.А.Возбуждение и измерение полей вэлектрораэведке. Л., "Недра",. 1974,с. 75-115.2. Патент США В 3763419,кл. С 01 Ч 3/16, опублик. 1973 (прототип),819779 Ооставитель й. Звереведактор О. Филиппова Техред Т,Маточка, Корре Г. Назаро каз 1385/27 НИ 113 филиал ППП фПатеит", г. Ужгород, ул. Проектная Тираж 732ПИ Государственного о делам изобретенийМосква, Ж, Рау Подписноемитета СССРоткрытийая наб., д. 4