Аппаратура частотного электромагнитного зондирования

(21) 345 (22) 11. (46) 15. (72) О,И Н,А,Руса (71) Цен тельский цветных (53) 550 ницкий ледоваинститут лов свидетельство С В 19/02, 1961. идетельство ССС Ч 3/08, 1968(56) 1, Автор 9 137967, кл,2. Авторск Р 228799, кл. (прототип),о е св 6 01 ОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ОПИСАНИЕ ВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) (57) 1, АППАРАТУРА ЧАСТОТНОГОЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ЗОНДИРОВАНИЯ, состоящая из генераторного устройства,содержащего задающий генератор, усилитель мощности и питающий диполь,а также приемного устройства, содержащего последовательно соединенныеблок фильтров, широкопОлосный усилитель, детектор с регистратором, атакже последовательно соединенные градуировочный генератоР, калиброванный делитель напряжения и приемник сигналов, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности и дискретности измерения, в генера.торноеустройство между задающим генератором и усилителем мощности включены последовательно соединенные между собой делитель частоты и схема управления, состоящая из переключателя частот, двухвходового логического элемента И-НЕ, двух пар усилителей-инверторов и эмиттерных повторителей, причем выходы переключателя частотсоединены с входами двухвходового логического элемента И-НЕУ д один выход двухвходового логическогоу элемента И-НЕ соединен с параллельными входами первой пары усилителяинвертора и эмиттерного повторителя, а второй его вход - с входами второй С пары усилителя-инвертора и эмиттерного повторителя, все четыре выхода 3 которых соединены с соответствующими четырьмя входами усилителя мощности, собранного по мостовой схеме.107 372 б 2, Аппаратура по п. 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения помехоэащищенности, в приемное устройство между приемником сигнала и широкополосным усилителем дополнительно введены последовательно включенные между собой предварительный усилитель, узкополосный режекторный ЙС -фильтр с полосой подавления, равной нестабильности промышИзобретение относится к устройствам для геоэлектрораэведки, в частности к устройствам для измеренияэлектромагнитных полей методом частотного электромагнитного зондирования,5Известна аппаратура частотногоэлектромагнитного зондирования, состоящая из генераторного устройства,содержащего задающий генератор, дели.тель частоты, переключатель, преобраэователь, трансформатор, усилительмощности, согласующий трансформатор,питающий диполь, и измерительногоустройства, содержащего приемную рамку, усилитель, фазовращатель, сумморазностную схему, коммутатор, усилитель несущей, синхронный детектор,фильтр и измерительный прибор,Аппаратура предназначена для исследования инвариантных (неэавися Ощих от ориентации) параметров поля 1Недостатками известной аппаратуры являются наличие частотных и нелинейных искажений, трудность получения импульсов тока прямоугольной 25формы, обусловленных наличием трансформаторных связей, сложность схемыи методики измерений. Основные параметры измерительного устройства выбраны с учетом ее преимущественногоиспользования для исследования магнитного поля в чисто индуктивной зоне незаземпенного источника первичного поляНизкая помехозащищенностьаппаратуры от промышленных помех,Наиболее близкой по техническойсущности и достигаемому результатук изобретению является аппаратурадля частотного электромагнитного зондирования, состоящая из генераторного устройства, содержащего задающий 40С-генератор с местом Виша в цепиположительной обратной связи, связан".ную с осями переменных прямоемкостныхконденсаторов и переменных линейныхсопротивлений систему шестерен, управляемую приводом через редуктор,выходной усилительный каскад, связанленной помехи 50 Гц, а также узкополосный режекторный ЙС -фильтр с полосой поцавления, равной нестабильности помехи 150 Гц, блок фильтров,выполненный в виде блока узкополосныхфильтров с полосой нестабильностисигнала, обусловленной температурнойНестабильностью элементной базы приемного устройства, и детектор, выполненный по схеме линейного детектора,ный с питающим диполем, регистрирующий прибор, и приемного устройства,содержащего последовательно соединенные приемник сигналов, блок входных и промежуточных 1 С -фильтровширокополосные усилители, детекторный каскад с регистратором, градуировочный генератор, калиброванныйделитель напряжения 2,Данная аппаратура характеризуетсятрудностью согласования временнойчастотной характеристики задающегогенератора с амплитудно-частотнойхарактеристикой выходного усилительного каскада и регистратора, обусловленной наличием индуктивных связей,Низка также помехозащищенность от промышленных помех частоты 50 и 150 Гц,так как в аппаратуре отсутствуютустройства защиты от них, а низкаяточность измерений аппаратуры обусловлена непрерывностьючастотного зондирования и постоянной перестройкойприемного устройства для измеренияэлектромагнитного поля зондирующихчастот, а также нелинейностью детектирования при минимальных и максимальных значениях сигнала.Цель изобретения - повышение точности измерений, дискретности, повышение помехозащищенности, уменьшение нелинейных и частотных искажений, амплитудной равномерности возбуждающего тока по диапазону частот,Поставленная цель достигаетсятем, что в аппаратуру частотногоэлектромагнитного зондирования, состоящую из генераторного устройства,содержащего задающий генератор, усилитель мощности и питающий диполь,а также приемного устройства, содержащего последовательно соединенныеблок фильтров, широкополосный усилитель, детектор с регистратором,а также последовательно соединенныеградуированный генератор, калиброванный делитель напряжения и приемник сигналов, в генераторное устройство между задающим генератором иусилителем мощности включены последовательно соединенные между собой делитель частоты и схема управления,состоящая из переключателя частот,двухвходового логического элементаИ-НЕ, .двух пар усилителей-инверторов и эмиттерного повторителя, причем выходы переключателя частот соединены со входами двухвходового логического элемента И-НЕ, один выходдвухвходового логического элементаИ-НЕ соединен с параллельными входами первой пары усилителя-инвертораи эмиттерного повторителя, а второйего выход - с входами второй парыусилителя-инвертора и эмиттерного 15повторителя, все четыре выхода которых соединены с соответствующими четырьмя входами усилителя мощности,собранного по мостовой схеме.Кроме того, в приемное устройство 20между приемником сигналов и широкополосным усилителем дополнительновведены последовательно соединенныемежду собой предварительный усилитель, узкополосный режекторный кС - 25фильтр с полосой подавления, равнойнестабильности промышленной помехи50 Гц, а также узкополосный режекторный ВС -фильтр с полосой пОдавления,равной нестабильности помехи 150 Гц,блок фильтров, выполненный в видеблока узкополосных фильтров с полосой нестабильности сигнала, обусловленной температурной нестабильностьюэлементов базы приемного устройства,и детектор, выполненный по схеме линейного детектора,На фиг, 1 представлена блок-схемагенераторного устройства аппаратурына фиг, 2 - блок-схема приемногоустройства; на фиг, 3 - эпюры напряжений.Генераторное устройство аппаратуры частотного электромагнитного зондирования содержит задающий генератор 1, делитель частоты 2, переключатель 3 частот, двухвходовый л 9 гический элемент 4 И-НЕ, первый 5 уси-,литель-инвертор, первый б эмиттерный повторитель, второй 7 усилительинвертор, второй 8 эмиттерный повторитель, усилитель 9 мощности, питающий диполь, на схеме не показанныйи включаемый между точками 10 усилителя 9 мощности,55Приемное устройство аппаратуры содержит приемник 11 сигналов, предварительный усилитель 12, режекторный фильтр 13 частоты 50 Гц, узкополосный режекторный КС -фильтр 14 60 частоты 150 Гц, блок 15 фильтров, широкополосный усилитель 16, линейный детектор 17, регистратор 18, генератор 19, калиброванный делитель 20 напряжения,65 Аппаратура частотного электромагнитного зондирования работает следующим образом,Сигналы прямоугольной формы с задающего генератора 1, стабилизированного кварцем, поступают на делитель2 частоты, состоящий из 15-ти триггеров, создающих на своих выходахнапряжение одной из 15-ти дискретныхрабочих частот в диапазоне 1,220000 Гц, Прямоугольные импульсы(фиг, 3 а) рабочей частоты поступают через переключатель 3 частот навходы логического элемента 4 И-НЕ,Причем импульсы нечетной последовательности (фиг. 3 б) подаются наодин вход логического элемента 4И-НЕ, с первого выхода они подаютсяна параллельные входы первой парыусилителя-инвертора 5 и эмиттерногоповторителя б, на выходах которыхобразуются импульсы разнополярногонапряжения (фиг. 3 г и д) .Импульсы напряжения разной полярности (фиг. 3 , ) с выходов эмиттерного повторителя б (фиг, 3 1 ) и усилителя-инвертора 5 (фиг 3) подаются на противоположные плечи мостовойсхемы усилителя мощности 9, а импульсы четной последовательности (фиг,3)подаются на другой вход логическогоэлемента 4 И-НЕ и со второго его выхода - на параллельные входы второйпары усилителя-инвертора 7 и эмиттерного повторителя 8, на выходах которого образуются импульсы напряжения(фиг. 3 Ж,5) и подаются на другиеплечи мостовой схемы усилителя мощности 9, обеспечивая условия егонормальной работы и получение на еговыходе (точки 10) и в питающем диполе (на схеме не показанного) разнополярных напряжений прямоугольной форелярабочей частоты (фиг, 3 3,8),Измеряемый сигнал принимается приемником 11 сигналов, усиливаетсяпредварительным усилителем 12 и подается через узкополосные режекторныеКС -фильтры (13 и 14) с полюсами подавления промышленной помехи 50 и150 Гц, обусловленной ее нестабильностью, на блок 15 узкополосных фильтров с полосой нестабильности сигнала, обусловленной температурной нестабильностью элементной базы устройства, где происходит фильтрациясигнала от помех, лежащими за пределами полосы пропускания, Широкополосный усилитель 16 обеспечивает необходимое усиление сигнала, а линейный детектор 17 - его детектирование с высокой точностью измеренийв регистраторе 18,Для градуировки приеморегистрирующего канала аппаратура содержит генератор 19, выход которого соединенс калиброванным делителем напряжения 20.Предлагаемая аппаратура электро.- магнитного зондирования позволяет обеспечить по сравнению с базовой одинаковую детальность разведки по глубине до 1500 м.Введение в схему приемного устройства аппаратуры дополнительных режекторных йС -Фильтров обеспечивает защиту устройства от проьишлен" ных помех частоты 50 и 150 Гц, а блока узкополосных фильтров с полосой нестабильности полезного сигнала обеспечивает надежный прием и точность измерений принятого сигнала.Введение линейного детектора обеспечивает повышение точности измерений минимальных и максимальных значений принятого сигнала.Аппаратура частотного электромагнитного зондирования обеспечивает точность измерений не менее 2-3, а базовая -не менее 10-12, Это достигается тем, что введение линейного детектора обеспечивает повышение точности измерений минимальных и максимальных значений принятого сигнала, а введение узкополосных фильт-ров с полосой нестабильности полезного сигнала повышает точность измерений сигнала при изменении его эасчет температурной нестабильностипараметров элементной базы устройства. Повышение точности измерений достигается также и за счет работыаппаратуры на дискретных рабочих ча стотах, а мостовая схема усилителямощности генераторного устройствапозволяет получить равномерность тока в питающем диполе на различныхдискретных частотах всего рабочего 15 диапазона.Работа схем управления и усилитФля мощности в ключевом режиме позво"ляет получить большую прямоугольность импульсов тока в питающем диполе, уменьшить частотные и нелинейные искажения.Аппаратура в целом позволяет повысить эффективность поисков полезныхископаемых, позволяет повысить производительность геолого-разведочныхработ.107 372 бСоставитель В,Зверев Редактор МЛелемеш Техред Л,ПилипенкоКорректор О.Тигор Заказ 324/45Тираж 711 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5Филиал ППП фПатент, г,ужгород, ул.Проектная, 4