Установка для моделирования электромагнитного поля

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ р 1737905 Союз Советскик Социалистических Республик(51)М. Кл.2 С 01 Ч 3/12 с присоединением заявки М -Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийДата опубликования описания 05. Об . 80 В. И. Гордиенко, Н. Д. Печеняк, ВП. Убогий . и Е. В. Ярошевский(72) Авторы изобретения Физико-механический институт АН Украинской ССР(54) УСТАНОВКА ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ 1 2Изобретение относится к электро- .тельный усилитель с переменным коэфмагнитньм исследованиям и может быть ,фициентом усиления и блок регистраиспользовано при физическом модели- ции (2,ровании электромагнитных методов геоНедостатками, этой установки являфизической разведки, ются низкая точность измерений, обуИзвестна установка для моделирова- , словленная, раздельным во времени из-ния аномальных электромагнитных полей мерением синфазной и квадратурной соприменительно к дипольному индуктив- ставляющих, недостаточной автоматизаному профилированию, содержащая генеО цией и сложностью процесса измерений,ратор гармонических колебаний, карет- а также невозможность проведения факу с излучающей компенсацией и прием"зовых измерений.ной рамко , устро с вй й ст ойство перемещения . Наиболее близкой по техническойкаретки с отметчиками расстояния, уси- сущности к предлагаемой является ус.тановка для моделирования аномальныхНедостатками известной установки электромагнитных полей по методу диявляются низкая точность изкая точность измерений, ". польного индуктивного профилирования,.обусловленная недостаточной автомати- " содержащая бассейн из непроводящегой процесса измерений и зависимо".немагнитного,материала, координатноестьЮ глубины компенсации первичного устройство,с кареткой для кре лвыходного сигнала а также 2 О датчиков, блок перемещения каретки,ограниченность функциональных возмбж- генератор периодических сигналов,ностей установки, исключающих прове- усилитель мощности, излучатель электдение Фазовых измерениФазовых измерений. ромагнитного поля, приемник, предварительный усилительс согласующимИзвестна также установка для модеустройством, фаэовращатель, аттенюалирования электромагнитных полей по ,. тор, схему вычитания, компенсатор иметоду дипольного индуктивного профи блок регистрации амплитуды сигнала 3) .лирования, содержащая каретку с излу" Недостатками этой установки являчающей и приемной катушками, компара ются низкая точность измерений, обустор, генератор импульсов, предвари" . ЗО ловленная зависимостью глубинн кЬмпенсации первичного поля от значения выходного напряжения генератора, сложностью и недостаточной автоматизацией самого процесса измерений, а также ограниченные функциональные возможности, исключающие проведение фазовых измерений.Цель изобретения - повыщение точ.ности и автоматизации измерений и расширение функциональных воэможностей установки.Поставленная цель достигается тем,что предлагаемая установка дополнительно содержит избирательный усилитель, делительное устройство, три спаренные переключателя Режимов работы, фаэометр, коммутатор сигнального вхо да фаэометра, схему автоматической регулировки усиления (АРУ), пороговое устройство (ПУ) схему И, источник опорного напряжения, индикатор уровня сигнала, индикатор наличия неоднород ности и ключ, причем выход схемы вычитания одновременно подключен ко входу избирательного усилителя и к перво. му входу второго переключателя режимов работы, вторЬй вход которого одновременно соединен с. выходом предварительного усилителя и со вторым входом первого переключателя, выход избирательного усилителя подсоединен ко входу делимого делительного устройства, вход делителя которого подключен к выходу усилителя мощности, а выход к первому входу первого переключателя, выход кдторого соединен со входом измерения амплитуды блока регистрацииамплитуды и фазы сигнала, выход второ-З 5го переключателя одновременно подсоединен ко входу схемы автоматическойрегулировки усиления и входу порогового устройства, выход которого одновременно подключен к индикатору уровня 4 сигнала, управляющему входу коммутатора, сигнального входа фазометра,управляющему входу ключа и к первомувходу схемы И, второй вход которойсоединен с выходом третьего переключателя, первый вход которого подсоединен к выходу источника опорного напряжения, а второй - к корпусу, выходсхемы И подсоединен ко входу индикатора наличия неоднородности, выход схемы автоматической регулировки усиления подключен ко второму входу коммутатора, сигнального входа Фазометра,первый вхоц которого подсоединен квыходу усилителя мощности, выход коммутатора подсоединен к сигнальному 55входу фаэометра, выход которого подключен к сигнальному входу к(ключа, авыход последнего соединен со входомизмерения фазы блока регистрации амплитуды и Фазы сигнала.На чертеже изображена блок-схемапредлагаемой установки.Установка содержит генератор 1 периодических сигналов, усилитель 2 мощности, излучатель 3 электромагнитного 65 поля, Фазовращатель 4, аттенюатор 5, приемник 6 поля, предварительный усилитель 7 с согласующим устройством, схема 8 вычитания, избирательный усилитель 9, делителъное устройство 10, первый 11, второй 12 и третий 13 спаренные переключатели режимов работы, схема 14 АРУ, ПУ 15, источник 16 Ьпорйого, напряжения, индикатор 17 уровня сигнала, схема 18 И, индикатор 19 наличия неоднородности, коммутатор 20 сигнального входа фаэометра, фазометр 21, ключ 22, блок 23 регистрации амплитуды и фазы сигнала.Установка для моделирования электромагнитного поля работает .следующим образом.В бассейне с иммитатором среды излучателем создается первичное элект- ромагнитное поле . Питание излучателя 3 осуществляется от генератора 1 пе" риодических сигналов через усилитель 2 мощности. Приемник 6 преобразует значение измеряемой составляющей век- . тора напряженности магнитного (или электрического) поля в электрический сигнал, который усиливается предварительным усилителем 7.При нахождении спаренных переключателей 11, 12 и 13 режимов работы в положении 2, т. е. в положении, соответствующем режиму измерение суммарного поляф, выход предварительного усилителя 7 с согласующим устройствам .через первый переключатель 11 подсоединяется ко входу измерения амплитуды блока 23 регистрации амплитуды и фазы сигнала, наводимого в приемнике 6 суммарным (первичное плюс вторичное) значением измеряемой составляющей электромагнитного поля. В рассматриваемом режиме работы установки выход предварительного усилителя 7 с согласующим устройством одновременно подсоединен через второй переключатель 12 режимов работы ко входу схемы 14 АРУ и входу ПУ 15. Выход схемы 14 АРУ через коммутатор 20 сигнального входа фазометра подключен к сигнальному входу фазометра 21, выходной сигнал которого через ключ 22 подается на вход измерения фазы блока 23 регистрации амплитуды и Фазы сигнала.При амплитуде сигнала на выходе предварительного усилителя 7, достаточной для нормальной работы схемы 14 АРУ, ПУ 15, выход которого одновременно подсоединен ко входу управления коммутатора 20 сигнального входа фазометра, одному из входов схемы18 И, индикатору 17 уровня сигнала и. сигнальному входу ключа 22, через коммутатор 20 подключает выход схемы 14 АРУ к сигнальному входу фазометра 21, а выход последнего через ключ 22 - ко входу измерения фазы блока 23 регист" рации амплитуды и фазы сигнала. При этом измеряется и регистрируется эначение разности фаэ между суммарным значением измеряемой составляющей электромагнитного поля и напряжением питания излучателя 3, которое используется в качестве опорного.При значении сигнала на выходе предварительного усилителя 7 с согласующим устройством, меньшем минимально необходимого для нормальной работы схемы 14 АРУ, срабатывает ПУ 15, подсоединяя через коммутатор 20 сигнального входа фаэометра выход .Усилителя 2 мощности к сигнальному входу Фазометра 21 и засвечивает индикатор 17 уровня сигнала, информирующий о том, что сигнал на выходе приемника 6 поля меньше минимально допустимого.При этом выход фазометра 21 через ключ 22 отсоединяется от блока 23 регистрации амплитуды и фазы сигнала.При нахождении спаренных переключателей 11, 12 и 13 вположении 1, 20 что соответствует режиму измерение аномальных полей, на вход измерения амплитуды блока 23 регистрации амплитуды и фазы через первый переключатель 11 режимов работы поступа- д 5 ет сигнал с выхода делительного устройства 10.На вход делителя делительного устройства 10 через усилитель 2 мощности подсоединен генератор 1 периодических сигналов.Выходной сигнал усилителя 2 мощности одновременно поступает и на фазовращатель 4, а далее, через аттенюатор 5, на один иэ входов схемы 8 вычитания, на другой вход которой подается напряжение с предварительного усилителя 7 с согласующим устройством. Сигнал с выхода схемы 8 вычитания после усиления избирательным усилителем 9 поступает на вход делимого дели О тельного устройства 10.С помощью фаэовращателя и аттенюатора 5 посредством установки минимального сигнала на выходе схемы 8 вычитания в отсутствии в зоне поиска анома лии осуществляется компенсация первичного электромагнитного поля в точках приема.При перемещении каретки с датчика" ми вдоль выбранного профиля исследо О ваний, в случае, если в зоне поиска расположена аномалия, вторичное поле последней обуславливает возрастание на выходе схемы 8 вычитания сигнала, который после избирательного усилителя 9 поступает на вход делимого делительного устройства 10. Для непрерывного и точного измерения чисто аномальных полей необходимо обеспечить неизменную во времени степень компенсации мешающего первичного по ля в точках приема, т. е. стабильное значение остаточного минимального нескомпенсированного сигнала на выходе схемы 8 вычитания в отсутствие в зоне поиска неоднородностей. Одной 65 из основныхпричин нестабильностиэтого сигнала является непостоянствововремени амплИтуды выходного сигнала гейератора 1 и нестабильность па"раметров"устителя 2 мощности, чтообуславливает погрешности измеренийаномальных полей и требует частыхпроверок уровня компенсации,В значительной степени снизитьэти погрешности и одновременно устранить необходимость в частых проверкахуровня компенсации первичного электромагнитного поля позволяет используемое в предлагаемой установке делительное устройство 10, которое обеспечи-вает независимость величины остаточного (нескомпенсированного) сигнала1 от изменений амплитуды выходного напряжения генератора 1 периодическихсигналбв и нестабильности параметровусилителя 2 мощности.Выходной сигнал делительного устройства 10 через переключатель 11 ре-жимов работы поступает на вход изме-рения амплитудй блока 23 регистрацииамплитуды и Фазы.При уровне выходного сигнала схемы8 вычитания, достаточном длянормальной работы схемы 14 АРУ, выходной сигнал последней через коммутатор 20сигнального входа Фаэометра поступает на сигнальный .вход Фаэометра 21,выход которого через ключ 22 подсоединяется ко входу измерения Фазы бло,ка 23 регистрации амплитуды и фазы,уБлок 23 регистрирует сдвиг фазы сиг-нала вторичного поля относительно Фазы напряжения генератора 1,В случае Отсутствия аномалии в зоне поиска, сигнал на выходе схемы 8вычитания недостаточен для нормальнойработы схемы 14 АРУ. При этом срабатывает ПУ 15, выходной сигнал которого поступает на один из.входов схем18 И, на другой вход которой черезтретий переключатель 113 режимов рабо-.ты поступает сигнал с источника 16опорного напряжения;" При этом засвечивается индикатор 19 наличия неоднородности, информирующий о том, чтов данный момент в зоне поиска неоднородность отсутствует. Ключем 22 отсо-единяется; выход Фазометра 21 от входаизмерения Фазы блока 23 регистрацииамплитуды и Фазы.При проведении амплитудно-фазовыхизмерений в устройствах аналогичноготипа отсутствует возможность непрерыв ного измерения и регистрации фазы сигнала. Это объясняется тем, что длянормальной работы фаэометра, значениеамплитуды напряжения на его сигнальномвходе должно лежать в определенных,относительно узких пределах. Предла-,гаемая установка позволяет производить-:непрерывные измерения и регистрациюзначений Фазовых сдвигов, что обеспечивается применением схемы 14 АРУ насигнальном входе Фазометра 21. Если737905 Формула изобретения 60 7же сигнал на входе схемы 14. АРУ меньше минимально допустимого, то с помощью второго переключателя 12 режимойработы сигнальный вход фазометра 21соединнется с его опорным входом. Приэтом, в зависимости от режима работыустановки, загорается индикатор 17уровня сигнала или индикатор 19 наличия аномалии, а выход фазометра 21 спомощью ключа 22 отсоединяется от входа измерения Фазы блока 23 регистра.ции амплитуды и фазы сигнала. Этим"Исключаются погрешности измерения Фазы и дополнительно дается информация " о причинах нулевых показаний фазометра.Предлагаемая установка может быть"использована при проведении модель ных исследований различных вариантов пбйсковых систем разведочной геофизи- ="ки",содержащих электрический йлй маг нйтный излучатель первичного электромагнитного поля и приемник в виде од-,нбго приемного элемента или дифференциального приемника электрического (магнитного) поля. У .тановка обеспечивает йроведение непрерывных во времени амплитудно-Фазовых измерений в двух режиМах: сэлектрической комйенсацией "сигнала,обуслбвлеиного первичным электромаг "нитным полем в точках приема, и безнее. Установка,для моделирования элект" ромагнитного поля, содержащая бассейн"из непрбводящего немагнитйогоматериала, координатное устройство с кареткой для крепления датчиков," блок автоматического перемещения каретки,генераторпериодических сигналов, уси" "ЖИЮъ-мощности, излучатель"электромагнитного поля, приемник, предварйтельный усилигель"С" согласующимустройством, Фазовращатель, аттенюатор, схему вычитания, блок регистра" " ции," причем выход генератора черезусилитель мощности одновременно подключенк излучателю и входу фазовращателя, выход которого соединенсЫЩбй аттенюатбра,- "подсоединенногона один из входов схемы вычитания," ко второму входу которой через предварительный усилитель с согласующимустройством подключен приемник поля,о т ли ч а ю щ,а я с я тем, что, " " "с"целью повьыения точности и автоматизации измерений н расширения Функциональных возможностей установки,"Она дополнительно содержит избирательный усилитель, делительное устройство, три спаренные переключателярежимов работы, фазометр, коммутаторсигнального входа фазометра, схемуавтоматической регулировки усиленияпороговое устройство, схему И, источник опорного .напряжения, индикаторуровня сигнала, индикатор наличия неоднороднбсти и ключ, причем выход схемы вычитания одновременно подключенко входу избирательного усилителя ик первому входу второго переключателя режимов работы, второй вход которого одновременно соединен с выходомпредварительного усилителя и с вторьмвходом первого переключателя, выходизбирательного усилителя подсоединенко входу делимого делительного устройства, вход делителя которого подключен к выходу усилителя мощности, авыход - к первому входу первого переключателя, выход которого соединен20 со входом измерения амплитуды блокарегистрации, выход второго переключателя одновременно подсоединен ко входу схемы автоматической регулировкиусиления и входу порогового устройстЯ ва, выход которого одновременно под" ключен к индикатору уровня сигнала,управляющему входу коммутатора сигнального входа Фаэометра, управляющему входу ключа и к первому входу схемы И, второй вход которой соединен свыходом третьего переключателя, первый вход которого подсоединен к выходу источникаопорного напряжения, авторой - к корпусу, выход схемы И подсоединен"ко входу индикатора наличиянеоднорбдности, выход схемы автоматической регулировки усиления подключенко вторбмувхбду коммутатора сигнального входа фазометра, первый вход которогоподсоединен к выходу усилителя40 мощности, - выход коммутатора подсоединен к сигнальному входу Фазометра,выход котбро.:"о подключен к сигнальному входу ключа, а выход последнегосоединен со входом измерения фазы бло 4 ка регистрации.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1 Хабибулов Р. К., Дикгоф Ю. А.,Поляков Ю. В. Методика аппаратурыи интерпретация геофизических наблюдений. Казань, КГУ, вып. 4, с. 22-27.2. Сцр 1 а Загва Р, Магц Ч.М. Аяцйу оЕ яове ейгес 1 я ог сочйцсС 1 п 9Ьоя госся ч 3.СЬ а пеж войеИ 1 пдаррага 1 цяОеорЬуя 1 ся , 36, Р 1,1971, р, 166-183.3. Сацг.Ч. К., Чегва О. Р., 6 цр 1 а С, Р, . ЕпЬапсевел 1 оЕ еИес 1 говадп 11 я аповаИея Ьу а сопйцс 11 пдочегЬцгйеп Оеорйуя 1 са 1 Ргоярес 11 пд 2,0, У 3, 1972, р. 580-604 (прототип).737905 Составитель"В, ЗверевРедактор Е. Дорошенко Техред Н,Бабурка КорректорМ. Вигу 64 7 Зак Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж 649 ЦНИИПИ Государствеиного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Рауш