Электроразведочная станция

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН 119) 111) 01 Ч 3 08 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетельство СССР У 717688, кл, С 01 Ч 3/08, 1975.Авторское свидетельство СССР М 976418, кл. С 01 Ч 3/08, 1982,(54) ЭЛЕКТРОРАЗВЕДОЧНАЯ СТАНЦИЯ(57) Изобретение относится к электроразведочной технике и предназначено для измерения и регистрациикомпонент электромагнитного поля.Цель изобретения - повышение точности измерения компонент электромагнитного поля. В станцию, содержащуюнесколько идентичных каналов дляизмерения компонент магнитного иэлектрического поля, дополнительновводят два устройства выборки - хранения, два счетчика, операционныйусилитель, компаратор, дополнительный блок оперативной памяти, источник эталонного напряжения, сумматор и схему ИЛИ, причем выходы усилителей магнитных и электрических каналов подключены к коммутатору каналов.Выход коммутатора через первое устройство выборки - хранения подключается к переключателю, на которыйсигнал может подаваться от источникаэталонного напряжения или от второгоустройства выборки - хранения, навход которого сигнал подается отцифроаналогового преобразователя.Сигнал на цифроаналоговый преобразователь подключается через схему ИЛИот одного из счетчиков. Через усилитель сигнал подается на компаратори АЦП, а затем через сумматор и оперативное запоминающее устройство навторой вход арифметическо-логического устройства. Обработанные данныезаписываются в оперативное запоминающее устройство, которое подключается к накопителю на магнитной ленте.С выхода ЦАП сигнал подается на устройство визуализации. Устройство управления задает режимы работы всехблоков станции. 1 ил,Изобретение относится к электро- разведочной технике и предназначено для измерения и регистрации компонент электромагнитного поля при проведении поисковых работ на нефть и газ методом становления поля магнитотеллурического зондирования.Цель изобретения - повьппение точности измерения компонент электромагнитного поля.На чертеже приведена функциональная схема электрораэведочной станции,Станция содержит несколько идентичных каналов для измерения компонент магнитного поля, каждый из каналов содержит магнитностатический и индукционный датчик 1 и усилитель 2, а также несколько идентичных каналов для измерения компонент электрического поля, каждый из которых содержит датчик 3 с усилителем 4. Выходы усилителей магнитных и электрических каналов подключены к коммутатору 5 каналов. Выход коммутатора 5 через первое устройство б выборки-хранения подключается к переключателю 7, на который сигнал можетподаваться от источника 8 эталонногонапряжения или от второго устройства9 выборки-хранения. На вход второгоустройства 9 выборки-хранения сигналподается от цифроаналогового преобразователя 10 (ЦАП), Сигнал наЦАПподключается через схему ИЛИ11 со счетчика 12 или со счетчика13. Через операционный усилитель 14сигнал подается на компаратор 15и АЦП 16, а затем через сумматор 17и оперативное запоминающее устройство 18 (ОЗУ) на второй вход арифметическо-логического устройства 19(АЛУ). Обработанные данные записываются в оперативное запоминающее устройство 20 (ОЗУ), которое подключается к накопителю на магнитнойленте 21 (НИЛУ. Информация как послеОЗУ, так и после НМЛ поступает на22 ЦАП. С выхода цифроаналоговогопреобразователя 22 сигнал подается на устройство визуализации 23. Устройство управления 24 задает режимыработы всех блоков станции.Электроразведочная станция работает следующим образом.Датчики 1.и 3 формируют сигналы,получаемые от .компонент электромагнитного поля, которые усиливаютсявходными усилителями 2, 4 и поступают на коммутатор каналов 5. Далее сигнал одного из каналов с выхода коммутатора 5 каналов поступает на первое устройство 6 выборки-хранения, 5 а затем на переключатель 7, Предположим, что контакты 1 - 4 переключателя 7 замкнуты в цикле измерения 1.Сигнал поступает на один из входов операционного усилителя 14. В тот же момент времени по сигналу с бло,ка управления 24 начинает работать реверсивный счетчик 12, код которого через схему ИЛИ 11 поступает на вход 15ЦАП10 и его выходное напряжение подается на второй вход операционного усилителя 14. Полярность компенсирующего напряжения с выхода ЦАП 10 и изменение кода в счетчике 12 определяется режимом работы блока управпения 24 и комларатором 15. После компенсации входного напряжения счет в счетчике 12 прекращается и напряжение с выхода операционного усилителя 14 подается на АЦП 16.Таким образом, с ломощью. выходного напряжения ЦАП 10 компенсируется напряжение на входе операционного усилителя 14, которое после компенсации не превышает напряжения младшего разряда используемого ЦАП 10, если коэффициент усилителя 14 равен единице, Однако, в этой системе усиФлитель использован с целью усиления этой разности напряжений, пропорци ональной числу используемых ступеней ЦАП, Так, при числе ступеней 256, коэффициент усиления усилителя 14 равен 256 с целью полного использования шкалы,АЦП 16. Код АЦП и код счетчика 12 в цикле измерения 1 поступает в АЛУ 19. Следовательно, в цикле 1 производится измерения входного сигнала.Однако, необходимо иметь в виду,что напряжения ступеней компенсации неодинаковы и для получения высокой точности измерений необходимо иметь цифровой эквивалент каждой ступени 50компенсации, причем оцифровка должна проводиться с помощью АЦП 16, В этом случае мы имеем напряжение каждой ступени 1 1 Ч е т,е, столь ко, сколько выбрано ступеней компенсации, Так, для 12-разрядного АЦП при использовании 256 ступеней (8 разрядов старших) и абсолютной погрешности ЦАП-2 младших разрядов ступени компенсации различаются на3 126 - 127. Именно этим фактором определяется необходимость организациивторого вспомогательного цикла измерений.Во втором цикле измерений в переключателе 7 замыкаются контакты 2. -4. В этом случае с помощью шкалыАЦП 16 производится измерение ступеней компенсации ЦАП 10. Предположим, что счетчик 13 находится в состоянии 000, Тогда на выходеЦАП10 и УВХ9 - нулевые потенциалы, которые определяют напряжениена выходе усилителя 14, близкое кнулю, или точнее, напряжение смещения нуля на выходе этого усилителя,которое измеряется с помощью АЦП изаносится через сумматор 17 в ячейку с нулевым адресом ОЗУ 18.Таким образом, в первом измерениицикла 11 измеряется напряжение смещения на выходе усилителя 14, Во втором измерении цикла 11 в счетчике 13устанавливается состояние 00001,что определяет напряжение Ч, первойступени на компенсаторе, на выходеУВХостается предыдущее напряжениеЦАП, т.е. когда счетчик в состоянии00000. Напряжение первой ступеникомпенсации подается на вход АЦП исоответствующий код записывается вОЗУ18 в регистр с адресом 00001Затем напряжение с выхода ЦАП 10 запоминается в УВХ12, а счетчик 13изменяет свое состояние еще на единицу, т.е. становится равным 0002,и на входе усилителя 14 имеем напряжение второй ступени компенсатора,которое измеряется и подается навход сумматора 17, на второй входсумматора подается код, вызванный изячейки с адресом 0001, а результат суммируемых кодов (Ч + Ч ) заносится в ОЗУ 18 ячейку с адресом0002 (т.е, Ч). После измерениятретьей ступени компенсации в ячей-.ки с адресом 0003 ОЗУ 18 будетзаписан результат суммирования кодов трех ступеней компенсации (Ч ++ Ч, + Ч,),Процесс продолжается до окончанияизмерений всех ступеней компенсациии записью в ОЗУ 18 всех кодов компенсации, полученных с помощью АЦП 17,В конце измерений цикла 11, когдасчетчик 13 полностью заполнится икоды всех ступеней компенсаторов занесены в ОЗУ 18, переключатель 7 замыкает контакты 3 - 4 и производится 87081измерение напряжения источника опорного напряжения Ч., код которогозаносится также в ОЗУ 18.Таким образом, в ОЗУ 18 постояннохранятся следующие коды: код смещения усилителя 14 (Ч ); код ступенейкомпенсатора ЦАП 10 (Ч - Ч, ); кодкоэффициента усиления операционногоусилителя 14 (К); коды, получаемые Ю при измерениях сигналов с датчиковмагнитного и электрических полей.Указанные измерения необходимыдля вычисления истинных значений измеряемых напряжений от датчиков по лей,При измерении напряжения смещенияполучают его значение на выходе усилителя 14, равное Ч Ошибка или изменение во времени коэффициента уси ления усилителя 14 определяется спомощью прецезионного источника опорного напряжения Ч , значение которого стабильно во времени, Практически определяется коэффициент усиления (Е) усилителя 14 подачей наего вход источника опорного напряжения через переключатель 11, а за.тем в АЛУ 19 проводится следующеепреобпазование30Чэ Чо Чоп где Ч - измеренное значение опорного напряжения;Ч - напряжение смещения;Ч - значение опорного напря. жения,Учитывая вычисленное значение К,производится измерение входного напряжения Ч. С учетом напряжениясмещения и коэффициента усиленияусилителя истинное напряжение навыходе АЛУ определится такЧ - ЧоЧ(2)Полученное значение напряженияЧ далее суммируется с кодом ступени компенсации, полученным из ОЗУ 18, в результате чего в ОЗУзаписывается следующий кодЧ Ч(3)55В случае достаточно стабильного коэффициента усиления усилителя 14 нет, необходимости учитывать его изменение во времени, В этом случае врасчетах учитывается только напряжение смещения усилителя.Возможны различные комбинациициклов 1 и 11 в зависимости от программы, записанной в АЛУ, Например,можно проводить измерения входныхсигналов по нескольким каналам, азатем проводить одно из измеренийцикла 11, что позволяет увеличитьэффективность использования АЦП иповысить частоту квантования сигналов. При 8-канальной электоразведочной станции производится восемь измерений по каналам и одно служебноев цикле 11. Такая последовательностьпериодически повторяется.Вычисленные значения кодов, всоответствии с формулами (1) - (3),запоминаются в ОЗУ. По заполненииэтой памяти данные из ОЗУзаписываются на магнитную ленту, считываются с пее и через цифроаналоговыйпреобразователь поступают на устройство визуализации 23, где производится оценка качества зарегистрированной информации,В качестве устройства визуализации используется графопостроитель или экран монитора.Учитывая, что все преобразованияв станции проводятся с погрешностью,не превышающей младшего разряда АЦП16 во всем динамическом диапазоне,реальный динамический диапазон измеряемых за счет применения 8-разрядного ЦАП и 12-разрядного АЦП сигналовповышается до 120 дБ,В то же время реальная частота квантования входных сигналов повыэшается до 5 10 Гц при применении промышленно выпускаемых 12-разрядных АЦП с быстродействием 10 преобразования в секунду.Применение указанной станции существенно повышает точность проводимых электромагнитных измерений при разведке полезных ископаемых, Повышается динамический диапазон регистри руемых сигналов и появляется возможность измерения сигналов с коротким фронтом, что особенно важно при работе методом ЗС, когда скорость нарастания напряжения настолько высока, что станции ЦЭСнесколько начальных значений в массиве данных не регистрируют,Формула изобретения Злектроразведочная станция, содержащая измерительные каналы, каждый5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 из которых состоит из последовательно соединенных датчика электрического или магнитного поля, усилителяи коммутатора, магнитный регистратор,блок управления, переключатель, первый цифро-аналоговый преобразовательЦАП, аналого-цифровой преобразователь АЦП, первое оперативное запоминающее устройство ОЗУ, арифметическологическое устройство АЛУ, о т л и -ч а ю щ а,я с я тем, что, с цельюповышения точности измерения компонент электромагнитного, поля, в неевведены первое и,второе устройствавыборки-хранения, первый и второйсчетчики, операционный усилитель,компаратор, второе оперативное запоминающее устройство, источник эталонного напряжения, сумматор, схемаИЛИ, второй ЦАП, устройство визуализации,причем выход коммутатора каналов соединен с первым входом первогоустройства выборки-хранения, выходкоторого соединен с первым входомпереключателя, выход переключателясоединен с первым входом компаратора и первым входом операционногоусилителя, выход которого соединенс первым входом АЦП, выход которогосоединен с первым входом АЛУ и первым входом сумматора, выход которого соединен с первым входом первогоОЗУ, выход которого соединен с вторым входом сумматора и вторым входом АЛУ, выход АЛУ соединен с первымвходом второго ОЗУ, которое последовательно соединено с магнитным регистратором, вторым ЦАП и устройствомвизуализации, выход компаратора соединен с первым входом первого счетчика, выход которого соединен с первым входом схемы ИЛИ, второй вход которой соединен с выходом второгосчетчика, выход схемы ИЛИ соединенс,первым входом первого ЦАП, выходкоторого соединяется с вторыми входами компаратора и операционногоусилителя и первым входом второгоустройства выборки-хранения, выходкоторого соединяется с вторым входомпереключателя, третий вход которогосоединен с выходом источника эталонного напряжения, а блок управлениясоединен с первым входом коммутатора, вторыми входами первого и второго устройств выборки-хранения, вторым входом первого счетчика и входомвторого счетчика, третьим входомсхемы ИЛИ, вторым входом первого1287081 Составитель И.АбрамоваРедактор И.Сегляник Техред Л.Сердюкова Корректор А.Обручар Заказ 77 12/48 Тираж 730 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5 Производственно-полиграфическое предприятие,г.Ужгород, ул,Проектная,4 7ЦАП, третьим входом компаратора,вторым входом АЦП, третьим входом сумматора, третьим входом АЛУ и вторыми 8входами первого и второго ОЗУ,магнитного регистратора, второго ЦАП, устройства визуализации.