Способ геоэлектроразведки

мы 9 и 10 сигналов, получаемых после подключения к генераторно-приемному контуру источника 7 постоянного напряжения, атакже диаграмма 11 ЗДС неустановившегося сигнала на выходе генераторно-приемного контура, на фиг. 4 - диаграмма 12собственно переходного процесса в генераторно-приемном контуре, получаемая прииспользовании предлагаемого способа, идиаграмма 13 переходного процесса при 10использовании известных способов геоэлектроразведки,Предлагаемый способ осуществляютисходя из следующих теоретических предпосылок, подтвержденных экспериментальным путем.Гене раторно-приемный контур представляет собой колебательную систему, вкоторой при отключении тока в момент времени 10 = О возникают затухающие колебания.Сфиг. 1, диаграммы 1 и 2). Полагая законубывания тока при отключений экспоненциальным с постоянной времени г можнополучить систему уравнений, описывающихвроцесс изменения тока 1 ф) в индуктивной 25ветви (индуктивность 3 на фиг, 2) контура инапряжения Оф) на его наружной емкости5: к 1(Ц -. Э - е (совой вд 5ч.к яс и 4(к-)ФфщЫ)с 1 - е " 30кк- ,Лс)СЮй - е Ъ+соью 1.2 гй40211хс. =- -йг 1Сй 2452 д,С - а Т- величина индуктивности 3;С - величина емкости 5;й - величина сопротивления 4;0 - добротность генераторно-приемного контура;- сила тока, протекающего через контур перед во отключением;т-. текущее время;со- частота собственных колебаний генераторно-приемного контура;. Т - период этих колебаний,Учитывая примерный порядок величин параметров реальных генераторно-приемных контуров с размером сторон 20-100 м ( 300 - 1500 мкГн; С"400 - 2000 пФ; й" 10 Ом) и полагая время выключения генератоТра 5 тока тс 4, получим упрощенную систему уравнений1).Ст) =1 е Ссозв т+ (1+ 2)-,гк2 О йС хзп Фт);Щт)=-1 й е 11+ ") созв т - 0йСхз 1 п и т. (2)Ход полученных зависимостей представлен на диаграммах 1 и 2 фиг. 1.В момент времени т 1 порядка четверти периода собственных колебаний контура, когда напряжение на нем близко к максимальному 0 .01 й, а ток через индуктивную ветвь близок к нулю, к нему подключают источник 7 напряжения Е, как показано на фиг. 2, через ключ 6, В качестве внутреннего сопротивления 8 источника 7 можно рассматривать сопротивление замкнутого электронного ключа 6., Начинается экспоненциальный процесс разряда конденсатора 5 и перераспределение тока в индуктивности 3 с начальными условиями Щт 1) = О, 1(т 1) = к которые опись 1 ваются следующей системой уравнений (при тт 1):а 1Ц,(Е).УЕ)е "-Е.с -(3)где т, = г с сг - величина сопротивления 8);1 - сила тока в индуктивности 3 в момент времени ,0 - напряжение на емкости 5 в моментвремени т.Для реально осуществимых электронных ключей сопротивление 8 может бытьопределено и составляет величину порядкаединиц Ом. При этом будет соблюдатьсяусловие тсХ),Характер описываемых зависимостейиллюстрируется на фиг, 3. При некоторомсоотношении начальных величин 11, 0 обаэкспоненциальных процесса фиг. 3. диаграммы 9 и 10) могут одновременно проходить через ноль. В этот момент времени тготключают источник 7 напряжения Е, Тогдапри т12 генераторно-приемный контур будет регистрировать полезный сигнал приполном отсутствии собственных переходных процессов в нем. Если источник 7 остаУчитывая, что В = , находим, что0Тгтг = 11 + -и (1 + - ),2 л О ЕПриравнивая последние выражения,можно. найти необходимые соотношенияначальных условий переходных процессов1 В. тс 35О(5)обеспечивающие одновременное их прохождение через нулевое значение.Используя соотношения (5) и (2), найдемформулудля определения момента времени 40л- л 2 Я 30 таккак т тс,отсюдаи Т Т.агст 9 20 (6)2 2 лгде и = 1, 2 , - произвольное целое число.Временная задержка для исключения систематических ошибок измерений за,счет конечного времени отключения тока может быть вычислена путем интегрирования соотношения (2), а за счет постоянства косинусоидальной формы среза тока определяется выражениемлЮ 1+М+2 з- +0 ад( 2 а) вить подключенным, получим ЭДС неустановившегося сигнала, показанную на диаграмме 11 фиг, 3, Описанный способ обеспечивает минимальное время выключения тока, близкое к теоретически достижи мому, равному примерно четверти периода собственных колебаний контура, а следовательно, позволяет начинать регистрацию полезного сигнала с времени, несколько большего четверти периода собственных 10 колебаний генераторно-приемного контура, что в 3 - 5 раз меньше, чем даже для режима выключения тока, близкого к критическому, который также трудно осуществим на практике, Таким образом, при использо вании предлагаемого способа для реальных устройств начальное время регистрации будет на порядо меньше.ИЗ уСЛОВИй 1(тг) = 0 И Ос(2) = 0 МОЖНО рассчитать. момент времени 12, определяю щийся системой уравнений1 г=т 1+ Г п(1+ + -);(4) которое для реальных условий может бытьупрощено1 ТЬт= - =И 2 7 гСпособ осуществляют следующим образом,Определяют период собственных колебаний контура Т, добротность О эквивалентного колебательного контура, амплитуд 0 иполярность .наибольшего первого выбросаЭДС самоиндукции, например, путем наблюдения на экране осциллографа затуханияколебаний напряжения на генераторно-приемном контуре, а также сопротивление дополнительного источника г и силу тока вгенераторно-приемном контуре 1.Определив эти значения, можно рассчитать по формулам (4) и (6) моменты времениС 1, г и Л т.Далее пропускают через генераторноприемный контур ток 1, в момент времени 1 оэтот ток Отключают, возбуждая таким образом нестационарное электромагнитное поле, в момент времени 11 подключают кгенераторно-приемному контуру источник 7постоянного напряжения Е, в момент времени 12 отключают этот источник, а ЭДСнеустановившегося электромагнитного поля измеряют с задержкой Лсначала отсчетаотносительно момента 1 с начала выключения тока, причем величина 61 используется для введения поправки при определениивремени регистрации сигнала. ПО полученным результатам измерений судят о геоэлектрических харакгеристиках изучаемогоразреза.На фиг. 4 показан процесс отключениятока при реализации предлагаемого способа (диаграмма 12) и процес. О 1 люченил тока по известному способу (диаграмма 3) врежиме, близком к критическому. Из фиг. 4видно, что собственные переходные процессы (от т 0 до и) в енераторно-приемномконтуре при работе предлагаемым способом составляют по продолжительности 1/4периода собственных колебаний контура, вто время как в известном способе собственные переходные процессы занимают время,не меньшее периода собственных колебаний, Такое сокращение длительности собственных переходных процессов в контурепозволяет уменьшить начальную глубинуисследований до единиц метров.Известность момента начала проведения измерений (без собственных процессов, 12) повышает достоверность способа.Геологическая эффективность способаопределяется возможностью исследованияверхней части разреза.1718176 3 Ч ФКГ, 2 Формула изобретения Способ геоэлектроразведки, заключающийся в возбуждении нестационарного электромагнитного поля путем выключения тока 1 в генераторно-приемном контуре, измерений ЭДС неустановившегося электромагнитного поля с задержкой Ьт начала отсчета относительно момента то начала вцключения тока, по которому определяют геоэлектрические характеристики изучаемого разреза, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности геоэлектроразведки путем уменьшения начальной глубины исследований при повышении достоверности получаемых данных, перед измерением ЭДС неустановившегося поля определяют период Т собственных колебаний, добротность 0 эквивалентного генераторно-приемного. контура, максимальную амплитуду 0 и полярность ЭДС самоиндук. ции, затем подают на генераторно-.приемный контур постояннов напряжение Е в момент времени И с полярностью, противо положной ЭДС самоиндукции контура, отключают его в момент времени тг, а моменты времени О и т 2 и задержку Ь начала отсчета определяют из условий 10 Т ТО то+ --- агар 20;2 2 лт 2 = 11 + -- 3 п 1 + - );Т г О2 Л 01 ЕТ15 2где г - внутреннее сопротивление источника, от которого подают на генераторно-приемный контур постоянноенапряжение Е,201718176 Составитель В.ПоповТехред М,Моргентал Корректор Патай эктор ка ул. Гагарина, 10 атент", г, Уж дательский комбина Производстве Заказ 880, . Тираж . Подписное ВВИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5