Фазозадающее устройство для геоэлектроразведки

(19) (11) 3(50 6 0 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ фильтра нижних частот, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены сумматор, группа ключей, источник опорного напряжения, форми рователь импульсов, переключатель и три делителя частоты, причем вход;. первого делителя частоты соединен с задающим генератором и первым входом переключателя, входы второго и третьего делителей частоты соединены с промежуточным выходом канала опорной фазы, а выход первого делителя частоты соединен с вторым входом переключателя, выход которого подключен к каналу переменной фазы, при этом выходы второго делителя час-Я тоты соединены с входами Формирователя импульсов, выходы которого соединены с входами группы ключей, другие входы которого соединены с выхо- С дами третьего делителя частоты, кана ла переменной фазы и источника,ойор" л ного напряжения, а выходы - с входами сумматора.СР(71) Казахский опытно-эный завод геофизическихКазгеофизприбор Науственного объединения фка(53) 621.317,77(088.8) Солко ксперименталь приборов чно-произьод Рудгеофизи"(56) 1. Авторское свидетельство С Р 415611, кл. 8 01 Р 25/04, 1974 .2. Авторское свидетельство ССС Р 206151, кл. Н 03 Н 7/18, 1966. УСТРОЙСТВО ДЛЯ держащее задаюу которого подазы, соединен- частота, канал из выходов кодом второго(54) (57) ФАЗОЗАДАКЩЕЕ ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ, с щий генератор, к выхо ключен канал опорной ный с Фильтром нижних переменной фазы, один торого соединен с вхоИзобретение огносится к Фаэоизмерительной технике и может найти применение в качестве меры при проверке измерителей фазового параметравызванной поляризации.Известно устройство, содержащеестандарт частоты, выходом соединенный с синтезатором частоты, сигналкоторого через Фазозадающий блокпоступает на два параллельных канала, состоящих иэ последовательносоединенных формирователя импульсови элементов И, вторые входы которыхчерез дополнительный Формировательимпульсов соединены с вторым выходом синтезатора частоты, а выходы -с входами стартстопного счетчика,третий вход которого соединен свыходом генератора 1 1,Недостатком данного устройства является отсутствие возможности формирования испытательного сигнала для проверки измерителей фазы вызванной поляризации.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности. является фаэозадающее устройство, содержащее заданхций генератор, канал опорной Фазы, состоящий иэ последовательно соединенных линии задержки, элементов совпадения и выходного триггера, канал переменной фазы, выполненный нэ последовательно соединенных счетчика, дешифратора, элементов совпадения и триггеров выходного и уп" равляющего, при этом эаданщий гене ратор соединен с входамиканалов опорной и переменной Фаз, а фильтры нижних частот соединены с выходами каналов 2 3..Недостатком известного устройства 40 является отсутствие возможности воспроизведения фазового параметра вызванной поляризации.Цель изобретения - расширение функциональных воЗможностей, заключающееся в синтеэе Функции воспроизведения Фазового параметра вызванной поляризации.Поставленная цель достигается тем, что фазоэаданхцее устройство, сойеР- жащее задающий генератор, к выходу которого подключен канал опорной Фазы, соединенный с Фильтром нижних частот, канал переменной фазы, один из выходов которого соединен с входом второго фильтра нижних частот, снабжено сумматором, группой кгпочей, источником опорного напряжения, формирователем импульсов, переключателем и тремя делителями частоты, причем вход первого делителя частоты соединен с задающим генератором и первым входом переключателя, входы второго и третьего делителей частоты соединены с промежуточным выходом каналаопорной Фазы, а выход 65 первого дел ителя ч астоты соединен с вторым входом переключателя, выход которого подключен к канал переменной фазы, при этом выходы второго делителя частоты соединены с входами Формирователя импульсов, выходы которого соединены с входами группы ключей, другие входы которого соединены с выходами третьего делителя частоты, канала переменной Фазы и источника опорного напряжения, а выходы - с входами сумматора.На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг .временные диаграммы выходных напряжений отдельных узлов.Фазоэадающее устройство для геоэлектроразведки содержит заданхцийгенератор 1, канал 2 опорной фазы,фильтры 3 и 4 нижних частот, канал 5переменной фазы, переключатель б,делители 7 - 9 частоты, формирователь 10 импульсов, группу 11ключей, источ ник 1 2 опорного напряжения, сумматор 13 и выходные клеммы 14 - 17, Задающий генератор 1соединен с каналом 2 опорной фазы,к выходу которого подключен Фильтр 3нижних частот. Вход делителя 7 частоты соединен с выходом заданхцегогенератора 1 и первым входом переключателя б, второй вход которого подключен к выходу делителя 7 частоты,а выход - к каналу 5 переменной Фазы. Входы делителей 8 и 9 частотыподключены к промежуточному выходуканала 2 опорной фазы, а выходы -соогветственно к входам Формирователя .10 импульсов и группы 11 ключей.Остальные входы группы 11 ключей соединены с выходами Формирователя 10импульсов, канала 5 переменной фазыи источника 12 опорного напряжения,а выходы - с сумматором 13. Вход второго фильтра 4 нижних частот подключен к одному из выходов канала 5переменной Фазы. Вьяодные клеммы 14 - 17 фазозадающего устройстваявляются выходами фильтра 3 нижнихчастот , канала 2 опорной фазы,фильтра 4 нижних частот и сумматора 13 соответственно,Канал 2 опорной фазы служит дляформирования прямоугольных импульсов тиг:а меандр с рабочей частотой и может содержать триггерные делители частоты.Канал 5 переменной Фазы также служит для формирования прямоугольных импульсов типа меандр, фаза которых может быть дискретно изменена переключателем на заданный угол в выбранном диапазоне.Формирователь 10 импульсов вырабатывает напряжение, форма которого опреДеляется функцией0 при ь Т 1 с( - +оТ)тО (С )= Опри (;, +л Т) т 4 ( +в Т)тТ0 при ( - +п Т) (Сс (Т+и Т), (1) где п - любое целое число (0,1,2 ..) уО - амплитуда напряжения. Формирователь может быть выполнен на логических элементах и триггерах.Сумматор 13 произв одит суммирова ние приходящих сигналов и может быть выполнен как на основе ключевых схем, так и с применением операционных усилителей. фазовый параметр вызванной поляризации определяется выражением 15 30 Е: А т".1 где А - любое целое число, кратное 2, 3 и 5; 35 выходная рабочая частота.В канале 2 опорной фазы, на вход которого поступают импульсы с выхода задающего генератора 1 производится деление частоты. Прямоугольные им цульсы частоты К поступают на выход" ЦУю клемму 1 5 и вход фильтра 3 нижних частот. После фильтрации высших гармоник напряжение синусоидальной формы с выхода фильтра 3 нижних частот 45 выводится на выходную клемму 14 фазозадающего устройства. Делители 8 и 9. частоты, на входы которых поступают импульсы с частотой 15с про" межуточного выхода канала 2 опорной фазы,производят деление соответственно на 5 и 3 . Противофазными сигналами частотой Зт" с выходов делителя 8 частоты производится управление формирователем 1 0 импульсов. Напряжениями частотой Е с выходов формирователя 10 импульсов и частотой 5 с выходов делителя 9 частоты управляются соответствующие входы группы 11 ключей. На вход канала 5 переменной фазы прямоугольные импульсы 60 поступают через переключатель б либо с выхода задающего генератора 1, либо с выхода делителя 7 частоты, при этом частота следования импульсов на выходе канала переменной фа - 360, (2)где ЛС - интервал времени между ближайшими моментами переходачерез нуль напряжений первой и третьей гармоник.Такие измерительный устройства применяются в геоэлектроразведке при поисках полезных ископаемых методом вызванной поляризации на пере 25 менном токе.Устройство работает следующим образом.Задающий (кварцевый) генератор 1 вырабатывает импульсы с частотой зы равна соответственно З илиСигнал с частотой ЗГ, снимаемый с выхода фильтра 4 нижних частот, используется при поверке измерительных устройств, работающих в соответствии с выражением (2), а с частотойпри поверке измерительных устройств, работающих в обычном режиме. Группой 1 1 ключей приходящие сигналы нормируются по амплитуде, для чего питание ключей осуществляется от источника 12 опорного напряжения. От группы 11 ключей сигналы следуютна входы сумматора 13, который производит суммирование поступакщих напряжений с определенными весовыми коэффициентами.На фиг . 2 обозначены:а - временная диаграмма напряжения на выходек анала 2 оп орной фазы, Б - временные диаграммы напряжений с частотой311 на выходах канала 5 переменнойфазы, ъ, 3 - временные диаграммы напряжений с частотой 5 Е на выходахделителя 9 частоты, е, ж - временныедиаграммы напряжений на .выходах формирователя 10 импульсов, 3 - переменное выходное напряжение на выходе сумматора 1 3.Методом синтеза простых прямоугольных напряжений, получен необходимый сигнал, у которого первая и третья гармоники перемещаются относительно друг друга, обеспечивая различные времена ЬС.Спектр напряжения на выходе формирователя 10 импульсов имеет видИз приведенного выражения видно, что в разложении отсутствует член с круговой частотой ЗФ, т.е.третья гармоника. Суммируя полученный сигнал с сигналом прямоугольной формы типа меандр, следующий с частотой 31 , и изменяя фазу данного сигнала, получим суммарное напряжение, которое можно использовать для проверки измерителей. Однако сформированный таким образом сигнал имеет существенный недостаток. Для калибровки измерительного канала в устройствах используется сигнал прямоугольной формы типа меандр, спектр которого определяется выражением:О(С= - + 5 п(2 пц С: О + о ю Л 1 Т(2 п) Х 7Выбор формы калибровочного сигнала обусловлен тем, что Форма измеряе".мого сигнала также изменяется от прямоугольной (41: О, т.е. информацияотсутствует) до некоторой более сложной, определяемой реакцией среды наток прямоугольной Формы, пропускаемый через исследуемую среду.Производя калибровку измерительного канала сигналом (5), исключают аддитивную составляющую погрешности О(погрешность при а 1: 0 измерителя) .Погрешность измерительного устройства обусловлена неидеальностью Фильтров, выделяющих необходимые гармоники из входного сигнала, 15Анализ выражения (4) показывает,что Фазы пятой и седьмой гармоникпротивофазны пятой и седьмой гармоникам в сигнале (5) . Это приводитк тому, что при подаче на вход изме- щрительного устройства сигнала (4)в сумме с прямоугольным сигналом счастотой 3 Е (фиг. 26, в) при й 1=О,измеритель покажет погрешность,которая отсутствует при измерении 5реальных сигналов с 1=О.Чтобы избежать этого в предлагаемом устройстве на вход сумматора заведен прямоугольный сигнал с частотой 5 Е (фиг. 2 г,д), Фаза которогоЗпротивоположна Фазе пятой гармоникив сигнале (4), а амплитуда его первой гармоники равна сумме амплитудгармоник в сигналах (4) и (5) . В результате амплитуда и фаза пятой гармоники суммарного сигнала соответствует амплитуде и фазе калибровочногосигнала. Аналогично можно исправитьв суммарном сигнале фазу седьмой гармоники. Коэффициенты передачи по каждому иэ входов сумматора выбираются иэ такого расчета, чтобы соотношение между основными гармониками выходного сигнала было близким к соотйошению гармоник в сигнале (5), Жестких требований к величине и стабильности амплитуд сигналов, поступающих на вход оумматора, а также к точности и стабильности коэффициентов передачи сумматора не предъявляется.Это объясняется тем, что фазы первой гармоники сигнала (4) и первой гармоники входного сигнала (фиг,2 б,в) с частотой ЗЕ (третья гармоника выходного суммарного сигнала Фиг.2 з) не зависят от амплитуд входных сигналов, а третья гармоника в сигнале 14) отсутствует.На точность воспроизведения сдвигов фаэ основное влияние оказывают погрешность установки частоты задающего генератора, погрешность воспроизведения временных интервалов и динамические погрешности воспроизведения импульсов напряжения (наличие Фронтов и выбросов на плоской вершине импульса). Современная микроэлектроника позволяет без применения специальных приемов формировать импульсы с длительностью фронтов менее 0,1 мкс, что обеспечивает воэможность воспроизведения сдвигов Фаз с точностью не хуже 0,01 в диапазоне частот от 10до 100 Гц. Использование предлагаемого фото- задающего устройства в качестве меры фазового параметра вызванной поляризации позволяет а высокой точностью контролировать метрологические параметры измерительных устройств при их выпуске и эксплуатации.тащиши дакт Ужгород, Ул.Проектная,еит,Фил П 7 40/42 ВНИИПИ Го по дел 113035, МоскПодписнкомитета СССРи открытийкая наб., д. 4/5 ор Г. Решетник