Устройство для измерения фазовых углов вызванной поляризации

О П И С А Н И В 1 Ц 825301ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИЛИ ТИЛеаСТВУ Союз СоввтсннкСоцнаянстнчвсннкРвснубянн(22) Заявлено 26.02.80 (21) 2884688/18-21с нрнсоеанненнем заявкн М -6 01 й 25/00 ЬеуааретеаеыЯ кеяитет СССР ао делан изабретенвЯ я еткрытвй(23 ) П рнорнтет -Ояублнковано 23. 0.8. Бюллетень М 39Дата онублнковання опнсання 25 .10.81 тЮ.В, Аладинский, Л.З. Бобровников, В.А. Попо , ;гмнюы,М(зь;В.М. Попов и В.В. Сушкевич:: В.,),6 А 71,рТЩщ"-;Московский ордена Трудового Красного ЗнаменИ геоЖЭатв",р,разведочный институт им. Серго Орджоникидзе(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗОВЫХ УГЛОВ ВЫЗВАННОЙ ПОЛЯРИЗАЦИИ Изобретение относится к импульсной технике и электроизмерениям и может быть применено для измерения фазовых углов вызванной поляризации (ВП) при геоэлектрораэведке.Известно устрсйство для измерения фазовых углов вызванной, поляризации, содержащее датчик сигнала, сумматор, блок -усиления и фильтрации сигнала, содержащий избирательные усилители первой и второй частоты, дифференциальный вольтметр и канал передачи опорного сигнала от генераторного устройства 1.Недостатком устройства является низкая точность измерений при наличии помех, обусловленная тем, что в этом устройстве требуется возбуждать в земле поле токами одновременно двух частот, в виду чего энергия полезного сигнала перераспределяет ся пополам между составляющими двух частот, Поэтому увеличение точности измерений связано с необходимостЬю резкого повьакения энергозатрат. Кроме того, в этом устройстве обязательно необходим канал передачи опор-,ного сигнала от генератора к измерителю сигналов.Известно также устройство для измерения фазового угла вызванной поляризации, содержащее последовательносоединенные приемный датчик сигналовсумматор, блок. усиления и фильтрации асигналов, измеритель амплитуды и блокуправления, а также высокочастотныйзадающий генератор, выход которогосоединен с последовательно соединенными основным и группой промежуточных делителей частоты, а также фазометр, к одному из входов которого подключен выход блока усиления и фильтрации сигналов, а к второму входу -выход последнего промежуточного делителя частоты 21.Недостатком устройства являетсято, что фазовый угол ВП непосредственно не. измеряется, а вычисляется875301 35 с исключением результатов двухкратных измерений на двух частотах, что связано с значительным снижением оп-ределения фазового у 1 а ВП.Цель изобретения - повышение точности измерений. Эта цель достигается тем, что устч/роиство для измерения фазовых углов вызванной поляризации, содержащее 10 последовательно соединенные приемный датчик сигналов, сумматор, блок усиления и фильтрации сигналов, измеритель амплитуды и блок управления, а также высокочастотный задающий гене ратор, выход которого соединен с ос-, новным делителем частоты, и группу промежуточных делителей частоты, снабжено управляемыми ключами и триггерами по числу промежуточных делителей частоты, дополнительным и вспомогательным делителями частоты, делите-; лем напряжения, распределителем импульсов, блоком запуска, дополнительным триггером, вспомогательным ключом и элементом совпадения, причем первый и второй входы каждого ф ключа подсоединены к выходам предыдущего делителя частоты, а выход - к входу последующего промежуточного делителя частоты, входы управления ключей соединены с выходами триггеров, первые входы триггеров соединены соответственно с выходами блока управления, а вторые присоединены к выходу блока запуска, выход последнего промежуточного делителя частоты подсоединен через последовательно соединенные дополнительный и вспомогательный делители частоты, выход40 которого подсоединен к первому входу элемента совпадения, второй вход которого соединен с выходом дополнительного триггера, а выход - со входом распределителя импульсов, один из входов дополнительного триггера сое 45 динен с выходом распределителя импульсов, а второй - с выходом блока запуска, выходы разрядов распределителя импульсов соединены с соответствующими входами блока управления, вторые выходы последнего промежуточного и дополнительного делителей частоты соединены с двумя входами вспомогательного ключа, выход которого подсоединен к блоку управления и 55 через делитель напряжения к сумматору, а вход управления делителя напряжения соединен с блоком управления. 4На чертеже изображена структурная схема устройства.Устройство содержит датчик 1 сигналов, сумматор 2, блок 3 усиления. и фильтрации сигналов, измеритель 4 амплитуды сигналов, высокочастотный задающий генератор 5, основной де" литель 6 частоты, ключи 7, промежуточные делители 8 частоты, дополнительный делитель 9 частоты, вспомогательный делитель О частоты, вспомогательный ключ 11, триггеры 12, блок 13 управления, распределитель 14 импульсов, делитель 15 напряжения, дополнительный триггер 16, элемент 17 совпадения и блок 18 запуска. Устройство работает следующим образом.В точках, где необходимо измерить фазовый угол вызванной поляризации, сигнал принимается с помощью датчика 1 сигнала и через сумматор 2 подается на блок 3 усиления и фильтрации сигналов и измеритель 4 амплитуды. Величина амплитуды выходного сигнала измерителя 4 фиксируется или запоминается в блоке 3 управления. На выходе последнего промежуточного делителя 8 частоты получают прямоугольный сигнал с частотой Ю, . Этот сигнал через ключ 11 в первом положении подается на делитель 15 напряжения. По команде из блока 18 запуска срабатывает дополнительный триггер 6, открывающий элемент 17 совпадения и на вход распределителя 14 импульсов поступают импульсы с выхода вспомогательного делителя 1 О частоты. Частота следования этих импульсов примерно в 10 раз ниже низкой рабочей частоты. Эти импульсы с распределителя 14 поступают на блок 13 управления, а затем на входы делителя 15 напряжения, осуществляя ступенчатое поразрядное изменение напряжения на выходе делителя 15 напряжения. Амплитуда суммарного сигнала на выходе измерителя после каждой ступени компенсации запоминается и сравнивается с последующим значением амплитуды сигнала (либо визуально оператором, либо в цифровой форме в блоке управления). После .достижения минимальной амплитуды суммарного сигнала сигналом с последнего разряда распределителя 15 импульсов триггер 16 возвращается в исходное состояние и подача импульсов на распределитель 14 прекращается.875 301 бгеры 12, добиваясь нулевых (илиминимальных) показаний измерителя 4.Такой метод фазировки в данном устройстве применяется для того, чтобыисключить влияние собственных Фазовыхсдвигов блока 3 усиления и фильтрации сигналов, величина которых нестабильна,После окончания процесса фазировки первого вспомогательного сигналана выходе ключа 11 импульсом с выходараспределителя 14 триггер 16 устанавливается в исходное состояние, элемент 7 совпадения закрывается и импульсы на триггеры 12 не поступают.Затем в землю пропускается ток второй частоты ОО, ключ 11 устанавливается во второе положение и на сумматор2 через делитель 15.напряжения поступает вспомогательный сигнал второйчастоты, временной сдвиг которого относительно первого вспомогательногосигнала равен нулю. Обычно частотыотличаются в 2-3 раза, поэтому амплитуда принимаемых из земли сигналовостается постоянной, а за счет имеющегося фазового сдвига появляется сигнал раэбаланса на выходе измерителя4 амплитуды сигнала. Величина этогосигнала прямо пропорциональна фазово-.му сдвигу вызванной поляризации и может быть отсчитана .по показаниям этогоизмерителя. Можно также взять отсчетв цифровом виде. Для этого после Фазировки сигнала первой частоты запоминают в блоке 13 управления коды управляющих сигналов на выходах триггеров 12, а затем, после переключениячастоты (как опорного сигнала на вы-.ходе ключа 1 и частоты настройкиблока 3 усиления и Фильтрации) вновьс помощью блока 18 запуска включаюттриггеры 12 и 6, добиваясь нулевых(или минимальных) показаний измерителя 4, Взяв разность кодов управляющихсигналов на выходах триггеров 12после Фазировки сигналов на первойи второй частотах, можно в цифровомвиде определить фазовый угол вызванной поляризации.,Таким образом, измеренный фазовыйсдвиг определяется только поляризуемостью среды. Эти импульсы поочередно с выходов разных разрядов распределителя через блок 3 управления поступают на триггеры 12. Триггеры 12 управляются поочередно, начиная с последнего. Когда последний триггер срабатывает, фаза . выходного сигнала с последнегс проме 15 жуточного делителя 8 частоты изменяется скачками, например на 5 . Если0 амплитуда суммарного сигнала иа выходе измерителя 4 уменьшится а фаза не из 0Уменилась на 180 (что фиксируется в о блоке 13 управления), то следом за этим срабатывает второй триггер, включается второй ключ 7, переключая второй выход предыдущего. делителя 8 частоты на вход последнего делителя 8 частоты. При этом фазовый сдвиг сигнала на выходе ключа 11 изменитсяаеще на 2,5 (суммарный сдвиг станет равным 7,5 ). Если при этом, например, фаза суммарного сигнала изменит- З 0ося на 180 , то по команде с блока . управления второй триггер 12 возвратится в исходное состояние, а следующим импульсом с выхода распределителя включится третий триггер 12, благода- З 5 ря чему фаза сигнала на выходе ключа 11 изменится на 1,25 (суммарный фаозовый сдвиг станет равным 6,25 ). Таким образом, фазовый сдвиг сигнала на выходе ключа 11 дискретно изменя ется со все более высокой степенью дискретизации до тех пор, пока, амплитуда суммарного сигнала на выходе измерителя 4 не станет равной нулю (если используется десять.ключей 7 и десять триггеров 12., то фазовый сдвиг сигнала на выходе ключа 11 устанавливается с точностью до 0,01 для Фазовых углов до 10 . Еслио о требуется установить больший фазовый сдвиг, то используется 12-13 ука- . занных элементов). Так осуществляется автоматическая фазировка опорногосигнала первой частоты принятым из земли сигналом первой частоты (фаэо 55 вый сдвиг между измеряемым и опороным сигналом равен 180 ). При ручной фазировке оператор с блока 131 управления поочередно включает триг 5Затем с блока 18 запуска поступают одновременно сигналы разрешения на триггеры 12 и сигнал запуска на триггер 16. Триггер 6 перебрасывается, элемент 17 совпадения открывается и на вход распределителя 14 импульсов, поступают импульсы с. выхода вспомогательного делителя 1 О частоты. Технико-экономическая эффективность применения изобретения заключается в том, что с помощью его удается непосредственно измерить фаэовые углы вызванной поляризации и тем самым повысить точность их изме01 10 7 8153 рения по меньшей мере в 2 раза. Благодаря этому в полевых .условиях удается обнаружить слабые аномалии от глубоко залегающих рудных тел, которые в известных устройствах не фиксировались из-за недостаточной точности измерений. формула изобретения Устройство для измерения фазовыхуглов вызванной поляризации, содержащее последовательно соединенные приемный датчик сигналов, сумматор, блокусиления и фильтрации сигналов, измеритель амплитуды и блок унравлейия,а также высокочастотный задающий генератор, выход которого соединен сосновньм делителем частоты, и группупромежуточных делителей частоты,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения точности, оно снабжено управляемыми ключами и триггерамипо числу промежуточных делителейчастоты, дополнительным и вспомогательньаа делителями частоты, делителемнапряжения, распределителем импульсов,блоком запуска, дополнительным триггером вспомогательным ключом и элеВЮ.ментом совпадения, причем первый ивторой входы каждого ключа подсоединены к выходам предыдущего делителячастоты, а выход -к входу последующего промежуточного делителя частоты,входы управления ключей соединены с выходами триггеров, первые входы триггеров соединены соответственно с выходами блока управления, а вторые присоединены к выходу блока запуска, выход последнего промежуточного делителя частоты подсоединен через последовательно соединенные дополнительный и вспомогательный делители частоты, выход которого подсоединен к первому входу элемента совпадения, второй вход которого соединен с выходом дополнительного триггера, а выход - со входом распределителя импульсов, один из входов дополнительного триггера соединен с выходом распределителя импульсов, а второй - с выходом блока запуска, выходы разрядов распре делителя иипульсов соединены с соответствующими входами блока управления, вторые выходы последнего промежуточного и дополнительного делителей частоты соединены с двумя входами вспомогательного ключа, выход которого подсоединен к блоку управления и через делитель напряжения к сумматору, а вход управления делителя напряжения .соединен с,блоком управления.Источники информациипринятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР В 565267, кл. 0 01 К 25/00, 3973.2. Техническое описание аппаратуры для фазовых измерений вызванной поляризации ФД. Будапешт, 1977.875301 итель М. ВарашкТ,Маточка 735комити откушская одпис Заказ 9326/70 ВНИИПИ Гос по дела 113035 Мос 2 Филиал ПППТираждарственногоизобретенийва ЖРа а СССРтий Проектная, 4 нтф, г. Ужгород едактор Т. Ку Сост ышева Техр