Устройство для измерения параметров залежей подземных минералов

) ( 1) 94 С 3 ВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ГОСУД АРСПО ДЕЛ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСНО ЕЛЬСТВУ В вхоход Ч Ф(/1) Институт химической кинетикии горения СО АН СССР(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯПАРАМЕТРОВ ЗАЛЕЖЕЙ ПОДЗЕМНЫХ МИНЕРАЛОВ, дающих сигнал магнитного резонанса, содержащее расположенную наповерхности земли проволочную петлю,программно-управляемый переключатель,соединенный выходом с проволочнойпетлей, радиочастотный генератор,соединенный с входом переключателя,последовательно соединенные усилитель с программно-управляемым регулятором усиления, синхронный детектор и аналого-цифровой преобразователь (АЦП), соединенные с выходомпереключателя, причем опорный вхоДсинхронного детектора соединен с выходом радиочастотного генератора,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью получения данных о глубинезалегания, мощности и концентрацииминерала, оно снабжено программноуправляемыми регуляторами амплитудыи длительности возбуждающих импульсов радиочастоты и электронно-вычислительной машиной (ЭВМ), причемвыходы регуляторов амплитуды и длительности импульсов соединены сдом генератора, информационный вЭВМ соединен с выходом АЦП, управляющие выходы ЭВМ соединены с управляющими входами переключателя, регуляторов усиления, амплитуды и длительности возбуждающих импульсоврадиочастотного генератора и АЦП.510 50 55 Изобретение относится к области геофизики и предназначено для прямых измерений глубины залегания, мощности и концентрации подземных минералов, дающих сигнал магнитного резонанса, например воды или нефти, без бурения скважин. В случае измерения водоносных слоев изобретение может найти применение в изыскательских работах при строительстве железных дорог, опор линий электропередачи и других сооружений, а также при выборе места для эксплуатационных водозаборных скважин.Известны устройства для измерения параметров залежей подземных минералов, основанные на измерении сигнала ядерного магнитного резонанса при опускании измерительного устройства в буровые скважины.Недостатками этих устройств являются громоздкость оборудования, длительный процесс бурения и необходимость для бурения большого количества воды, что создает определенные трудности в безводных районах.Наиболее близким по своей технической сущности является устройство для измерения параметров залежей подземных минералов, в котором также используется явление магнитного резонанса.С помощью проволочной петли или катушки, расположенной на поверхности земли, создают последовательность возбуждающих импульсов переменного магнитного поля с несущей частотой, равной резонансной частоте искомого минерала. Вследствие нутации во время действия каждого импульса обусловленный ядерным магнетизмом магнитный момент залежи отклоняется от своего статического положения,определяемого магнитным полем земли.По окончании возбуждающего импульсамагнитный момент возвращается к своему статическому положению, совершаяпрецессионные движения вокруг вектора индукции В, магнитного поля земли, создавая при этом над залежьюминерала затухающие колебания переменного магнитного поля (сигнал свободной прецессии). В промежуткахмежду возбуждающими импульсами спомощью той же проволочной петлиосуществляют прием этих колебаний,Наличие или отсутствие в приемномустройстве сигнала на заданной частоте колебаний говорит соответственно о наличии или отсутствии искомого минерала.Устройство содержит расположенную на поверхности земли проволочную петлю, соединенную через согласующий трансформатор с программно-управляемым переключателем, к выходам которого подсоединены радиочастотный генератор и последовательно соединенные согласующий трансформатор усилителя,усилитель, двухканальное устройствона магнитофонной ленте для предварительной обработки сигнала с резонанс ными цепями и детекторами на выходекаждого канала, вьгчитатель; объединяющий выходы каналов, интегратори самописец.Работа устройства начинается сцикла возбуждения, что обеспечивается подключением петли к выходу генератора с помощью программно-управляемого переключателя. По окончании 25цикла возбуждения программно-управляемый переключатель подключает петлю к входу усилителя и начинаетсяцикл приема сигнала. При этом одинканал устройства предварительной 30обработки запоминает на магнитофонной ленте усиленный сигнал свободнойпрецессии плюс шум. Другой каналзапоминает только шум, в связи с чемон включается позже первого канала,т.е. когда сигнал свободной прецес сии заведомо спадает, Затем заломненные в каналах сигналы одновремен-,но считываются с магнитофонных лент,раздельно фильтруются резонанснымицепями, детектируются и поступают 40 на вычитатель, который из продетектированного напряжения первого канала вычитает напряжение, получаемое .на выходе детектора второго канала.В результате на выходе вычитателя 45 остается только полезный сиГналсвободной прецессии. При многократном повторении цикла возбужденияи приема сигнал с выхода вычитателяусредняется интегратором и регистрируется на самописце. Таким образомдостигается повышение чувствительности устройства, С этой же целью устройство предварительной обработкипроизводит стирание записанного намагнитофонных лентах сигнала, есливо время цикла приема в петле возникла импульсная помеха. Для этого вкаждом канале устройства предварительной обработки имеются вспомога79063 10 15 20 з 10тельные считывающие головки, соединенные со своими усилителями, детекторами, временными задержками и стирающими приспособлениями. При превышении сигналом некоторого заранееустановленного уровня вспомогательныедетекторы включают стирающие приспособления, поврежденный помехой сигнал открывается и, следовательно, непоступает на входы вычитателя.Недостатком указанного технического решения является то, что ононе предлагает каких-либо конкретныхпутей для получения данных о глубинезалегания, мощности и концентрацииминерала,Целью изобретения является получение данных о глубине залегания,мощности и концентрации минерала.Поставленная цель достигаетсятем, что устройство, содержащее расположенную на поверхности земли проволочную петлю, нрограммно-управля емый переключатель, соединенный выходом с проволочной петлей, радиочастотный генератор, соединенный свходом переключателя, последовательно соединенные усилитель с программно-управляемым регулятором усиления,синхронный детектор и аналого-цифровой преобразователь (АЦП), соединенные с выходом переключателя, причемопорный вход синхронного детекторасоединен с выходом радиочастотногогенератора, дополнительно снабженопрограммно-управляемычи регуляторамиамплитуды и длительности возбуждающихимпульсов радиочастоты и электронновычислительной машиной (ЭВМ), причемвыходы регуляторов амплитуды и длзтельности импульсов соединены с входом генератора, информационный входЭВМ соединен с выходом АЦП, управляющие выходы ЭВМ соединены с управ-ляющими входами переключателя, регуляторов усиления, амплитуды,и длительности возбуждающих импульсов рапиочастотного генератора и АЦП. На фиг.1 изображена схема устройства; на фиг.2 - результаты измерения и расчетов.Устройство содержит проволочную петлю 1, расположенную на поверхности земли. Петля подсоединена к програм" мно-управляемому переключателю 2. К одному из выводов переключателя подсоединен своим силовым выходом радиочастотный генератор 3, снабженный программно-управляемыми регуляторамиамплитуды 4 и длительности 5 возбуж-"дающих импульсов. К другому выводупереключателя подключены последовательно соединенные усилитель 6 спрограммно-управляемым регуляторомусиления 7 и синхронный детектор 8.К выходу детектора информационньивходом подключен программно-управляемый аналого-цифровой преобразователь(АЦП) 9, выход которого соединен синформационным входом ЭВМ 10. Управ-"ляющие выходы ЭВМ соединены с соответствующими входами программно-управляемых переключателя 2, регулятораамплитуды 4, регулятора длительности5, регулятора усиления 7 и АЦП 9.В генераторе 3 предусмотрен дополнительный выход опорного напряжения,который соединен с опорным входомсинхронного детектора 8. Работа устройства начинается с 25. цикла возбукдения. С целью устранения перегрузки усилителя 6 паразитньм напряжением, просачивающимсячерез переключатель 2 во время возбуждения, и уменьшения тем самым З 0 мертвого времени приемного трактаЭВМ 10 устанавливает регулятор усиления 7 в положение минимального усиления. Одновременно ЭВМ 10 устанавливает регуляторы 4 и 5 в начальное 35состояние, а переключателем 2 под--тключает петлю 1 к генератору. 3. Поокончании этих установок в петле 1возникает импульс тока возбуждения,По окончании импульса ЭВМ 10 пере, клочателем 2 подключает петро к усилителю 6, а регулятор усиления 7устанавливает в положение, соответствующее приему сигнала свободнойпрецессии. Усиленный сигнал подаетсяна детектор 8. По команде ЭВМ 10 запускает АЦП 9 и продетектированныйи преобразованный в цифровую формусигнал отправляется в память ЭВМ 10. 50 В процессе измерения регистрируюткривую зависимости амплитуды Е начальной части сигнала, излучаемого минералом, от произведения амплитуды 1 импульса тока возбуждения в петле 55 на длительность Г этого импульса.Затем находят зависимость р Р) распределения концентрацииминерала от расстояния до поверхности землиЕ из, интеграла1079063 75 И КорректоР В яга Заказ 3368 Т Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная Н,Сильнягина Техред т ВНИИПИ Государственного ком по делам изобретений и от13035, Москва, Ж, Раушская Подписноеета СССР ти б.