Устройство для моделирования задач электромагнитной индукции

(и)968825 ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеснубиии(5 )М, Кл,с присоелинением заявки йе(23) Приоритет 506 О 7/48 3 Ъеударствкнай коинтет СССР а делан кзебретеннй н открытийД -681.333 (088.8) Опубликовано 23.10,82, Бюллетень М 39 Дата опубликования описания 23,10.82," ЬлА. И. Билинский, И. П. Мороз, Я. С. Сапужа 1 хи А, С. ФараджевгИнститут прикпадных пробпем механики и математикиАН Украинской ССР и Азербайджанское отделениеВсесоюзного научно-исспедоватепьского института, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЗАДАЧ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ 1Изобретение относится к области электромагнитного моделирования естественныхэлектромагнитных попей и может быть испапьзовано в геофизике при изучении ирешении задач глубинного строения Земли.5Известны моделирукицие устройства,содержащие ванну с электролитом и моделями геоэлектрических структур, генератор,соединенный с возбуждаюшей антенной,иякерительный зонд, гетеродин и приемно регистрирующий комплекс 1 11,Однако эти устройства сложны в работе, так как частота гетеродина задаетсяотдельным генератором, настраиваемымна необходимую частоту вручную, или формИруется с помощью электромеханическойавтоподстройки.Наиболее близким к изобретению потехнической сущности являстся устройстводля моделирования задач электромагнитной20индукции, содержащее возбуждаюшую антенну, два усилителя, два фильтра нижнихчастот, два частотных преобразователя,два кварцевых генератора, а также генератор гетеродинных колебаний и приемнорегнстрирй блок. Рто устройство является устройством комбинационного формирования частоты генератора, позволяющее получить частоты любого заданного спектра 2 1 .Однако известные устройства, могут работать лишь в линейно-поляризованном электромагнитном поле, тогда как естественное электромагнитное поле или круговой, или эллиптической поляризации, Рто значительно снижает точность решаемых задач.Целью изобретения является повышение точности моделирования,Цепь достигается тем, что в известное устройство, включающее электролитическую ванну, возбуждающую антенну, два усилителя, два частотных преобразователя два фильтра тппкних частот, два генератора переменного тока, генератор гетеродинных колебаний, измерительный зонд и блок968825, регистрации, причем выход первого частот ного преобразователя через первый фильтр нижних частот подключен к входу первого усилителя, выход которого соединен с возбуждающей антенной, а выход второго, 5 генератора переменного тока подключен к информационному входу второго частотного преобразователя, выход которого соединен с входом второго фильтра нижних частот выход которого подключен к 10 входу второго усилителя, выход которого соединен с входом измеритвтьного зонда, а гетеродинные входы обоих частотных преобразователей объединены и соединены с выходом генератора гетеродинных колебаний, вход блока регистрации подключен к выходу измерительного зонда, дополни- тельно введены вторая возбуждающая ан тенна, ориентированная перпендикулярно к первой, третий усилитель, фазовращатель,10 третий фильтр нижних частот, третий, четвертый и пятый частотные преобразователи, формирователь квадратурных колебаний. два взаимно перпендикулярно ориентированных контрольных диполя, размещенные 25 в электропитической ванне, фазовый детектор, два амппитудных детектора и два пороговых блока, при этом гетеродинный вход третьего частотного преобразователя объединен с гетеродинными входами первых двух частотных преобразователей и соединен.с выходом генератора гетерсь-динных колебаний, выход первого генератора переменного тока подкщочен к входу формироватепя квадратных копебаний, пер 35 вый выход которого подкпючен к информационному входу первого частотного преоб-. разоватепя, а второй выход формироватепя квадратурных колебаний соединен с входом третьего частотного преобразователя,40 выход которого через фильтр нижних частот подключен к входу фазоврашателя, выход которого соединен с входом третьего усилителя, выход которого подключен к второй возбуждающей антенне, причем контрольные диполи подключены к информационным входам, соответственно, четвертого и пятого частотных преобразователей, гетеродинные входы которых объединены между собой и с входом измерительного зонда, а выходы четвертого и пятого частотных преобразователей соединены, соответственнс с первым и вторым входами фазового детектора, выход которого подключен к управляющему входу фазовращателя, и к входам соответствующих амплитудных детекторов, выходы которых через соответствующие пороговые блоки подключены к управляющим входам, соответственно, второго и третьего усили-,телей.На фиг. 1 приведена функциональнаясхема устройства, на фиг. 2 - расположение возбуждающих антенн, зонда иэлектролитической ванны.Усилитель 1 через фильтр нижних частот 2, преобразователь 3 соединен с генератором переменного тока 4. Возбуждающие антенны 5 и 6 состоят иэ двухвзаимно перйендикупярных рамочно-попосовых систем, подкпюченные: соответственно,1к усилителям 7 и 8, входы которых подключены через фазоврашатель 9, фильтр10 йижних частот и, соответственно, черезфильтр 11 нижних ч 6 стот к выходампреобразователей 3.2 и 13. Гетеродинныевходы преобразователей 12 и. 13 соединены через формирователь 14 квадратурных колебаний с генератором 15 переменного тока. Сигнальные входы преобразо- .ватепей 3, 12 и 13 подкпючены к выходугенератора 16 гетеродинных колебаний,Контрольно-следящий блок состоит извзаимно перпендикулярных ориентированныхмагнитных дипопей 18 и 19, соединенных,соответственно, с сигнальными входами,преобразоватепей 20 и 21, выходы которыхподипочены к фазовому детектору 22 ичерез амплитудные детекторы 23 и 24,и пороговые блоки 25 и 26 - к регулируемым входам усилителей 7 и 8. Входыизмерительного зонда 27 и гетеродинныевходы преобразователей 20 и 21 соединены с выходом усилителя 1, а выходизмерительного, зонда 27 - с приемнорегистрируюшим блоком 17,Устройство работает следующим образом.Опорное колебание генератора 15 частотой 100 МГц с помощью формирователя,14 квадратурных колебаний преобразуетсяв два колебания частотой 25 МГц, сдвинутые по фазе на 90. Эти колебания вчастотных преобразователях 12 и 13с помощью перестраиваемого генератора16 с рабочей частотой 25,1 - 35,1 МГцпреобразуются в частоты 0,1 -3.0 МГц,которые затем очищаются фильтрами 3,0и 11 от ненужных частот. Колебания вдальнейшем усиливаются по мощностиусилителями 7 и 8, на входы которых подключены возбуждающие антенны 5 и 6,Поскольку сдвиг фаз между отдельнымиколебаниями равен 90 и сами антенныосдвинуты в пространстве также на 90то внутри антенн вектор электромагнитного поля будет вращаться с такой же частотой, Как известно, антенная система до25 5 9688 вольно большая (44 2 м) и охватывает всю ванну с электролитом и моделямиДля контроля вращающегося вектора электромагнитного поля внутри воэбуж дающей. антенны в области ванны размещены два взаимно перпендикулярно ориентированных магнитных диполя 18 и 19 дос-таточно малых размеров (10105 м). Сигналы от контрольных диполей 18 и 1910 преобразуются в преобразователях 20 и 21 в постоянную промежуточную частоту 10 кГц, с преобразователей поступают на фазовый детектор 22 и амплитудные детекторы 23 и 24, Выпрямленное напряжение 15 промежуточной частоты через пороговые блоки 25 и 26 поступает на регулирующие входы усилителей 7 и 8 для установлениянеобходимого уровня составляющих электромагнитного поля, а соответствукицее вы- що ходное напряжение фазового детектора 22 устанавливает заданную фазу между ними.Гетеродинное напряжение для преобразователей 20 и 21 и измерительного зонда 27,./необходимое для преобразова ния частоты сигнала в постоянную промежуточную частоту 10 кГц, формируется с помощью преобразователя 3, на входы которого поступают колебания от перестраиваемого генератора 16 и генератора, 4 переменного тока с частотой 25,01 МГц. Выходцые колебания преобразователя 3 с частотой 0,11-10,01 МГц фильтруются фильтром 2 и усиливаются усилителем 1. С последнего напряжение поступает на35 гетеродинные входы упомянутых преобразователей 20 и 21 и измерительного зонда 27;Предложенное устройство позволяет повысить эффективность и точность исследо 40 вания глубинного строения Земли за счет более полной аналогии электромагнитных попей устройства с естественным полем Земли, а также разрабатывать новые модификации электроразведки.45 формула изобретения Устройство для моделирования задач электромагнитной индукции, содержащее электропитическую ванну возбуждающую антенну, два усилителя, два фильтра нижних частот, два генератора переменного тока, два частотных преобразователя, генератор гетеродинных колебаний, измеритьп;ный зонд и блок регистрации, причем выход первого частотного преобразователя через первый фильтр нижних частот подключен к входу первого усилителя, выход которого соединен с воэбуждаюшей антенной,. а выход второго генератора переменного тока подключен к информационному входу второго частотного преобразователя, выход которого соединен с входом второго фильтра нижних частот, выход которого подключен к входу второго усилителя, выход которого соединен с входом измерительного зонда, а гетеродинные входы обоих частотных. преобразователей объединены и соединены с выходом генератора гетеродинных колебаний, вход блока регистФ рации подключен к выходу измерительного зонда, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности моделирования, в него дополнительно введены вторая возбуждающая антенна, ориентированная перпендикупярно к первой, третий усипитель, фаэоврашатепь, третий фильтр нижнихчастот, третий, четвертый и пятый час- . .тотные преобразоватепи, формироватепь квадратурныхкопебаний,два вэаимноперпендикулярных контрольных диполя, размешенных в электролитической ванне; фазовый детектор, два амплитудных детектора и два пороговых .блока, при этом гетеродинный вход третьего частотного преобразователя объединен с гетеродинными входами первых двух частотных преобразо- вателей и соединен с выходом генератора гетеродинных колебаний, выход первого генератора переменного тока подключен к входу формирователя квадратурных колебаний, первый выход которого подключен к информационному входу первого частотного преобразователя, а второй выход формирователя квадратурных колебаний соеди- нен с входом третьего частотного преобразователя, выход которого через фильтр нижних частот подключен к входу фазоврашателя, выход которого соединен с входом третьего усилителя, выход которого под; ключен к второй возбуждающей антенне, причем контрольные дипащ подключены к информационным входам, соответственно, четвертого и пятого преобразователей, гетеродинные входы которых объединены .между собой и с входом измерительного зонда, а выходы четвертого и пятого частотных преобразователей соединены, соответственно, с первым и вторым входами фазового детектора, выход которого подключен к упраеляющему Ьходу фазовращателя и к входам соответствующих амплитудных детекторов, выходы которых через соответствующие пороговые бпоки подкпючены к управ пяюшим входам, соответственно, второго и третьего уси пи тепей.аказ 8176/ Подписное ВНИИПИ Тираж 7 фнпнап ППП "Патент"г.У жгород,у п. Проектная и 7 968825 8родных проводюцих средах. Киев., "Наукоприйятые во внимание при экспертизе ва думка", 1975, с. 14-22, 27.2. Авторское свидетельство СССР1. Мороз И. П. и др. Модепирование Ж 329537, кл 6065-7/48, 1970 апектродииамических процессов в неодно (прототип).