Измерительное устройство для геоэлектроразведки

При невыполнении неравенства (1)точность определения величины Чвпэа счет влияния индукционных процессов снижается и не удовлетворяет запросам практики.Влияние индукционных эффектов отчасти может быть уменьшено за счетснижения частот, что ведет к понижению производительности измерениЯ.Например, при работах в средах с относительно высокой проводимостью( Я ==50 Ом.м ) при 1=1 км нижняя рабочаячастота, согласно (1), не должна превышать 0,05 Гц. Если принять времяизмерений равным 10 периодам нижнейчастоты, то оно составит 200 сек.Таким образом, при измерениях в 15сложных условиях двухчастотные устройства не обеспечивают необходимойточности определения параметра 9 впи производительности работ.НаиболеЕ близким по своей техниче- ,"Щ.ской сущности к изобретению являетсятрехчастотное и измерительное устройство, которое содержит три избирательных усилителя, умножитель частоты, три формирователя инпульсов,делитель частоты, триггеры, счетчикпериодов, индикатор Фазовых углов иизмеритель отношений фазовых углов 13).На вход устройства подаются сигналы трех частот. В нем осуществляется:преобразование сигналов нижней (Ж 1)и верхней (Ю ) частот в сигналы средней частоты (Ж ), определение сдвигов Фаз (Ч- Ч) и (1 -Ф) и вычитаниеполученных Фазовых углов:(ч,-ч,) - (ч-ч,) = ч,-чЭ 5где Ч.- сдвиги фаз. сигналов соот 1ветственно нижней, средней и верхнейчастот относительно тока питающей линии после приведения частот.Устройство осуществляет также измерение отношений Фазовых углов(Ч -9 )/(Мъ " Уд.)Недостатком этогл трехчастотногоустройства является то, что оно неизмеряет непосредственно величину параметра поляризуемости в промежуточ-,ной зоне(при р)0,005) и поэтому неснижает погрешности измерений по сравнению с последовательными одночастотными измерениями на трех частотах.В ближнеК, . зоне это устройство работает с такой же эффективностью, каки двухчастотное.Целью настоящего изобретения является повышение точности измерения 55за счет создания устройства, непосредственно измеряющего поляризационныйпараметр ( Ч 1 П ) геологических сред сисключением индукционных влияний впромежуточной зоне. 60 Ниже приведен расчет, подтвержда- ющий целесообразность достижения поставленной цели и, в частности, иллюстрирующий эффективность трехчастотного способа измерения по сравнению с двухчастотным.для точки в центре питающей линии АВ длиной 23 находящейся на поверх ности однородного полупространства на расстоянии 0,1 г от линии АВ, запишем низкочастотное разложение для фазового угла компоненты поля Г(фазовый угол в радианах)1=-9+Зд + д+0,045 д, (3) где д =1 КЦ.Я; К= /(щц -волновоечисло;проводимость среды;,О - магнитная проницаемость сре. -ды.В двухчастотном способе требуется, чтобы третий член выражения (3)был пренебрежимо малым. Обозначим максимально допустимую его величину через д . Таким образом, условие применимости двухчастотного способа (ближняя зона)2ядр) =(4) Здесь и далее индекс означает номер члена в выражении (3).В случае трехчастотных измерений ошибку создает последнии член выражения (3),Условие возможности применения трехчастотного способа записывается поэтому в виде(промежуточная зока):(5)0,045 дь из (4) и (5): ъ д (х) -- О, 04 5 а (( 6 ) где д(рсГь 1 - соответственно, максимально допустимые величины индукционных параметров при двухчастотном и трехчастотном способах измерений. Если дд)0,4, то величина последнего члена в (3) равна в(граду - сах) 0 02, то есть лежит ниже порога погрешности современной Фазовой аппаратуры для метода вызванной поляризации(ВП),Приняв величину дну=0,4, рассчитываем с помощью (6) величину сГ(д .Она равна 0,088, Частота пропорциональна квадрату индукционного параметра,поэтому соотношение между максимально допустимыми частотами в трехчастотном и двухчастотном вариантах равно:в) Ам) д )Учитывая, что в трехчастотном варианте верхняя частота в 1,7-2 раза выше,чем в двухчастотном способе(с использованием например, 1-й и 3-й гармоник),реальный выигрыш в частотах будет равен 12. Мы рассмотрели случай, соответствующий однородному полупространству. Для реальных разрезов коэффициенты при степенях индукционного параметра в разложении(3) изменяются и можно не получить укаэанного выл выигрыша, однако он всеФ771592 11,12 неравных частот, схемы И,14,исхему ИЛИ 15, счетчик 1 б результата, счетчик 17 периодов,Устройство работает следующимобразом. Измеряемый сигнал, содержащий частоты ис,е ,о, поступает навходы избирательных усилителей,настроенных соответственно на частотыЖ, ж, ц. С выходов усилителейсинусоидальные сигналы поступают наформирователл импульсов, которые вырабатывают короткие импульсы, соот-ветствующие моментам переходов черезнуль входных синусоидальных сигналов,Далее сигналы с формирователей 4,5 и4,6 поступают соответственно на Формирователи временных интервалов 7 и8, на входах которых Формируются сигналы, длительностью равные промежуткам времени между импульсами 4-го и5-го формирователей и, соответственно, между импульсами 4-го и б-го формирователей. С выхода Формирователя8 сигнал длительностью л с(со-се)поступает на вход АЦП, то есть на схему И 14, где заполняется импульсамивысокой частотыот генератора 12.На схему 13 поступают сигналы с выхода формирователя 7 и со схемы НЕ10. Образующийся сигнал длительностьюдс =дс(а-сну-дс(а-срзаполняется импульсами высокой частоты 1, от генератора 11. С выходов схем И 13 и 14импульсы, заполняющие интервалы времени, поступают на схему ИЛИ 15, гдепроисходит суммирование, и, далее,насчетчик 1 б результата,Частоты тигенераторов 11 и.12 выбираются нз условиян.г;где Г - некоторое произвольное число.На счетчике результата Фиксируется количество поступивших импульсов,равное: д 1 .о-и,) +К д = Р (м, ас. Си:.,вп(щ сд (щ 2 -съ где Ф ы,и. - частоты, определяемыесоотношением Щ 1 О)2(аФ дс Ь-и),дс(н -к)-интервалы временимежду сигналами разныхчастот;й,л, - коэффициенты,зависящие от соотношениячастот. Постэнленная цель достигается тем,что в известное устройство между выходами формирователей временных интервалов и счетчиком результата дополнительно включен аналого-цифровойпреобразователь временных интервалон,дна входа которого соединены с выходами Формирователей временных интер Овалов, а выход - со входом счетчикарезультатов,При этом аналого-цифровой преобразователь(АЦП) содержит трехнходовую и днухвходоную схемы И,схемы НЕ,схему ИЛИ и дна генератора неравныхчастот, подключенных соответственнок одному из входов трехвходовой иднухвходовой схем И, два других входа Окоторых являются входоманалого-цифрового преобразователя, а третий входтрехвходовой схемы И посредством схемы НЕ соединен со входом днухвходовойсхемы И, а схема ИЛИ соединена с выходами схем И, причем ее выход является выходом аналого-циФрового преобразователя.На чертеже представлена функциональная схема устройства,Схема содержит избирательные уси- бОлители 1,2,3, Формирователи 4,5,бимпульсов, Формирователи 7,8 временных интервалон, аналого-цифровой пре-образователь 9 временных интервалов,включающий схему НЕ 10, генераторЫ . б Коэффициент Г исключается из счетчики результата.Работа устройства заканчивается после того, как пройдет заданное число периодов нижней частоты и со счет чика 17 периодон поступит сигнал для остановки счета на. счетчик резуль тата.Рассмотрим алгоритм, на основе кр торого работает устройство, ПустЬ на входе измерительного устройства де. ствует гармоническое колебание, содержащее три частоты:цв = Оо,с 5и Ь с " %. ) + 002.и (мс - %+Оо. ьп(СОЗЕ)с учетом (3),пренебрегая последним членом, можно за - писать; Ч = Чвн+ Ка+% ьн+ К 1 с 2с= Рва+ К и+ же будет значительным, так как именно полупространство оказывает доминирующее влияние на нид разложения (3), Практически результаты измерений с трехчастотным устройством показывают, что в самых неблагоприятных случаях выигрьпа в 4 раза является минимальньм,Таким образом, применение трехчастотного устройства, исключающего индукцию в промежуточной зоне, позволяет при одинаковых с днухчастотным устройством нижних частотах увеличитьО точность измерения параметра с р навп Фоне индукционной помехи, а при одинаковой заданной точности повысить н несколько раз частоты, на которых проводятся измерения. Эти рассуждения являлись одним из оснований для формулировки цели изобретения.Поставленная цель достигается тем/ что н предлагаемом трехчастотном устройстве измеряется величина, опреде ляемая следующим выражением:К и К- - функции геометрических размеров установки и проводимости среды.Задача измерений заключается в определении параметра Чвп, когда значения коэффициентов К 4 и .Костаются неизвестны(учет индукционных эффектов в первом и втором приближениях).Определим времена перехода через ноль синусоидальных сигналов с частотами Ш, а 1, аФ д Фъ)1 щ2 а З юэОпределим интервалы времени 4 м -1" АЦО-Щ)=( в ,- в ,)9 в, +К (,Щ)с =у(а-,- Ьс(а-м) =( - )%Вп 2 О+ к ( 4 ю - Яд.)(9)Решая систему из уравнений (8) и (9), найдем:=Ч (Ю 1-щ )4 гь (м 2-ф и где й и М - коэффициенты, определяемые выражением(10).Выражение (10) не содержит коэффициентов К и К , что свидетельствует об учете индукционных эффектов во втором приближении(промежуточная эона),Генераторы неравных частот, с НЕ, схемы И и ИЛИ и связи между позволяют осуществить весовое сложение интервалов времени, то есть выполнить алгоритм: хеманими 4 О(а- се) +Н ьс (о-жь). 4 ной величиной, измеряемой вом, является величина поля- ного параметра Чэп, Посковеличина непосредственно изустройством, определение дет более точное и будет прос большей производительнорименением настоящего устроййдС Конеч устройст ризацион льку зта меряется ВО водиться стью с п ства.ов зо ии и др, Основыерений вызван к Книжное В. П.вых изм. Якутсс. 134-182.ое свидетельство СС0 01 Ч 3/10, 1972 1. Измерительное устройство длягеоэлектроразведки, содержащее трипараллельно включенные цепи, кажданиэ которых содержит последовательновключенные избирательный усилитель иформирователь импульсов, а также дваформирователя временных интервалов,последовательно соединенные счетчикрезультата и счетчик периодов, входкоторого подключен к выходу оз,ного изформирователей импульсов, причем вхо-ды формирователей временных интерва,лов подключены соответственно к выходам первого и второго, первого и .третьего формирователей импульсов,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью повышения точности измерения,между выходами формирователей времен-,ных интервалов и счетчиком результатавключен аналого-циФровой преобразователь временных интервалов, два входакоторого соединены с выходами формирователей временных интервалов,а выход - со входом счетчика результатов.2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что аналого-цифровой преобразователь содержит трехвходовую и двухвходовую схемы И,схему НЕ, два генератора неравных частот, подключенных соответственно кодному из входов трехвходовой и двухвходовой схем И, два других входа которых являются входом аналого-цифрового преобразователя, а третин входтрехвходовой схемы И посредством схемы НЕ соединен с входом двухвходовойсхемы И, схему ИЛИ, с которой соединены выходы схем И, причем выход схемы ИЛИ является выходом аналогоцифрового преобразователя.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Жильников В. Д. и др. Инфразвуковая аппаратура длч измерений вметоде ВП . В сб. "Вопросы руднойгеофизики в Казахстане", Алма-Ата,1974.771592 Составитель Л. ВоскобойниковТехред Н, Вабурка Корректор И.Муска сно Филиал ППП Патент , г. ужгород, ул. Проектная,Редактор Т. Лошкарев Заказ 6689/57 ВНИИПИ Государ но делам изо 113035, Москва, Тираж 649твенного комитеретений и открытй, Рауюская Подпа. СССРийаб., д.