Устройство для геоэлектроразведки

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИК ЛО 1 575 01 У 3/10 ГОСУД ПО ДЕ НИ ФаЙ Фиакр ТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС М ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ САНИЕ ИЗОБ КОМУ СВИДЕТЕЛЬС(71) Сибирское особое конструкторское бюро Научно-производственного объединенияСоюзгеофизика(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ методом переходных процессов, содержащее излучатель. электромагнитного поля, выполненный в виде нер импульа постоян- одключен- коммутатодключен ка также о, с цельюнего вве- формиро- шунтировак выходам орого подмирования ыводу изения под- формирозаземленного контура, генерато сов тока, состоящий из источник ного тока, схемы управления и п ного к ним сбалансированного ра, первый выход которого по одному из выводов излучателя измеритель, отличающееся тем, чт повышения точности измерений, в дены блок шунтирования и блок вания напряжения среза, блок ния и измеритель подключены коммутатора, второй выход кот ключен также через блок фор напряжения среза к второму в лучателя, а выход схемы управл ключен к второму входу блока вания напряжения среза, 11335751Изобретение относится к устройствамдля геоэлектроразведки методом переходных процессов, основанным на излучениинестационарного электромагнитного поляв геологической среде, и может быть использовано для поиска полезных ископаемых, а также в устройствах, требующихвысокую степень прямоугольности импульсов тока в индуктивной нагрузке.Известно устройство для индуктивнойгеоэлектроразведки методом переходныхпроцессов, содержащее излучательную генераторную установку и измерительнуюустановку, содержащую приемную рамку(петлю), коммутатор, усилитель, регистратор, подключенный к выходу импульсногоусилителя, фиксатор уровня и связанные сним два или несколько синхронных фильтров. Генераторная установка представляетсобой управляемый задающим генератороммощный ключ, который замыкает источникпостоянного тока на генераторную рамку.В рамке (петле) возникают прямоугольныеимпульсы тока, которые посылаются в исследуемое пространство 11,Недостатками устройства являются относительно большое время среза импульсовтока (-10- 10 ), а также непосредственная связь генераторной петли с источникомпостоянного тока, обуславливающая наличие в петле остаточного тока, что увеличивает погрешность измерения.Наиболее близким техническим решениемк изобретению является устройство для геоэлектроразведки методом переходных процессов, содержащее излучатель электромагнитного поля, выполненный в виде незаземленного контура, генератор импульсов тока, состоящий из источника постоянного тока, схемы управления и подключенного к ним коммутатора, подключенный кизлучателю, и измеритель, выполненный изстробирующего ключа, импульсного усилителя, выходных ключей, схемы управленияключами, усилителя постоянного тока ирегистратора.Устройство позволяет уменьшить времясреза за счет увеличения предельно допустимого напряжения, которое способен коммутировать коммутатор, построенный насхеме сбалансированного моста, но приэтом коммутирующие элементы, входящиев противоположные плечи моста, должныбыть подобраны по динамическим параметрам с высокой степенью точности 121.Недостатком известного устройства является недостаточная точность измерений,ограничиваемая тем, что параметры элементов, входящих в состав коммутатора,нестабильны во времени и изменяются поддействием климатических условий.Целью изобретения является повышениеточности измерений.2Поставленная цель достигается тем, что в устройство для геоэлектроразведки методом переходных процессов, содержащее излучатель электромагнитного поля, выполненный в виде незаземленного контура, генератор импульсов тока, состоящий из источника постоянного тока, схемы управления и подключенного к ним сбалансированного коммутатора, первый выход которого подключен к одному из выводов излучателя, а также измеритель, введены блок шунтирования и блок формирования напряжения среза, причем блок шунтирования и измеритель подключены к выходам коммутатора, второй выход которого подключен также через блок формирования напряжения среза к второму выводу излу 5 1 О 15 20 г 5 30 35 40 45 50 55 рому входу блока формирования напряжения среза,Это дает возможность получить времясреза (Тср) менее 2 мкс и заданную форму среза.На фиг, 1 приведена функциональнаясхема предлагаемого устройства для геоэлектроразведки; на фиг. 2 - конкретныйвариант реализации предлагаемого устройства; на фиг. За - временная диаграммаработы устройства с отключенным генератором напряжения формирования; нафиг. Зб - то же, с включенным генератором напряжения формирования; на фиг. 4 -совмещенная петля гистерезиса магнитопро.водов трансформаторов устройства с указанными на ней положениями рабочихточек.Предлагаемое устройство содержит генератор 1 импульсов тока, состоящийиз источника 2 постоянного тока и схемы3 управления, связанных ссбалансированным мостовым коммутатором 4, Выход коммутатора 4 одновременно соединен с блоком 5 шунтирования, измерителем б ичерез блок 7 формирования напряжениясреза, связанный со схемой 3 управления,с излучателем 8 электромагнитного поля.В случае, когда коммутатор 4 выполненв виде сбалансированного моста из четырех управляемых схемой 3 ключей 9 - 12блок 5 шунтирования целесообразно выполнить в виде четырех вентилей 13 - 16, включенных по схеме моста, имеющего общиепитающую и выходную диагонали с коммутатором 4.Блок 7 формирования напряжения среза содержит два последовательно включенных идентичных импульсных трансформатора, вторичные обмотки которых соединены между собой последовательно ивстречно, образуя замкнутый контур с выходной диагональю коммутатора 4 и излучателя 8, и ряд соединенных с обмот.ками трансформаторов 17 и 18 генераточателя, а выход схемы управления - к вто3ров - генератор 19 напряжения формирования, два генератора 20 и 21 токов и ключи 22 и 23, соединенные с генераторами общей шиной. Входы генератора 19 напряжения формирования, генераторов 20 и 21 токов смещения и ключей 22 и 23 соединены с выходом схемы 3 управления.Устройство работает следующим образом.Напряжение источника 2 тока подается на питающие диагонали коммутатора 4 и блока 5 шунтирования. Сбалансированный мостовой коммутатор 4 вырабатывает в незаземленном контуре 8 и включенных последовательно с ним вторичных обмотках трансформаторов 17 и 18 биполярные импульсы тока. Импульсы чередуются с паузами в соответствии с командами, поступающими на коммутатор 4 от схемы 3 управления (фиг. 3).В течение времени Т ключи 9 и 12 закрыты, а ключи 10 и 11 открыты. Диоды 13 - 16 заперты напряжением источника 2 тока. При этом в цепи последовательно соединенных контура излучателя и вторичных обмоток трансформаторов 17 и 18 блока 7 формирования напряжения среза течет ток положительной полярности.При выключенных генераторах 19 - 21 и разомкнутых ключах 22 и 23 магнитопро. воды насыщены, и их состояние определяется положением рабочих точек 1 и 2 на совмещенной петле гистерезиса прямоугольной формы (фиг. 4).По сигналу схемы 3 управления генераторы 20 и 21 возбуждают во вторичных обмотках трансформаторов 17 и 18 токи смещения при закрытом 22 и открытом 23 ключах. Величина тока смещения определяется величиной силы намагничивания, необходимой для переноса рабочих точек 1 и 2 магнитопроводов по петле гистере/ /зиса в положения 1 и 2 .По истечении времени Т ключи 10 и 11 коммутатора 4 закрываются на время паузы Тл, возникающая в цепи контура излучателя ЭДС самоиндукции поддерживает в ней ток, замыкающийся по контуру, показанному пунктирными стрелками на фиг. 2.Одновременно с закрыванием ключей 10 и 11 или с некоторой задержкой сигналом со схемы 3 управления запускается генератор 19 напряжения формирования блока 7 формирования напряжения среза. При этом на выходе блока 7 формирования 4напряжения среза формируется напряжение 1.асср, действующее в противофазе по отношению к ЭДС самоиндукции в контуре излучателя 8. Варьируя 1.1 ф, можно управлять длительностью и формой среза импульсов тока в контуре излучателя.Например, для получения Тср = 310 спри заданных = 0.75.10 С, йп = 0,60 м 1 ио = 10 А, получим1 О 1)ф = " - = - 1500 В.иЕсли при этом необходимо получить форму среза, близкую к линейной (фиг. Зб),необходимо сформировать на выходе формирователя 7 напряжения среза прямоугольный импульс 1.1 ф длительностью Т,р.Поскольку переходный процесс описывается экспонентой, постоянная времени которой Еа значительно выше Тср (в == (200 - 1200) 10 для известных геофизи 20 ческих марок провода), то форма срезаопределяется начальным участком экспоненты, форма которого, как известно, близка к линейной.При формировании форсирующего напряжения в виде серии импульсов в течение времени Тср форма среза будет ступенчатой и т, п.Существенное уменьшение (менее 2 мкс)длительности среза позволяет уменьшитьначальюе время измерения переходногопроцесса до 10 в 30 мкс, что значительнорасширяет классификационные возможностиметода переходных процессов (МПП), и вчастности позволяет решить с его помощьюпроблему поисков кимберлитовых тел, особенно слабомагнитных или перекрытых35 породами трапповой формации,Кроме того, предлагаемое устройствопозволяет осуществить способ геоэлектро.разведки по МПП, при котором магнитноеполе возбуждают несколькими сериями от 40 личающихся по длительности заднего фронта импульсов, который обеспечивает возможность изменения глубинности исследований, а также способ геоэлектроразведки, в котором с целью повышения глубинности переходный процесс регистрируют45 в течение времени, меньшего 0,0 1/ 5 Ь,где 3 ц - магнитная проницаемость среды,а Б и Ь - продольная проводимость и мощность слоя среды между поверхностью среды и уровнем приемника, который можетбыть успешно осуществлен только приТср ( 10 с.