Измерительное устройство для геоэлектроразведки

Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик Оп ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОВСКОМУ Св ЕТОЗЬСТВУ и 1894648(22) Заявлено 10. 01. 80 (21) 2868777/18-25 с присоединением заявки йо 6 01 У 3/06 Государственный комитет СССР по дедам изобретений и открытий(23) Приоритет Опубликовано 301281, Бюллетень М 48 Дата опубликования опйсаиия 30. 12. 81(72) Авторы изобретеиия Федосеев ыъ 2.1 о г рт4 Ц, (Д"И 0(54) ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ Измерительное устройство для геоэлектроразведки предназначено для поиска поляризующихся объектов методом вызванной поляризации на переменном токе низкой частоты.Известно устройство для амплитудных и Фазовых измерений, содержащее высокочастотный генератор, блок кодирования, блок накопления результата, регистры предыдущего и последующего слоев, блок сравнения,регистры задаваемой ошибки и задаваемого числа совпадений. Это устройство позволяет исключить неповторяющиеся отсчеты 11. Недостатком устройства является низкая помехоустойчивость при работе с избирательными усилителями иэ-за длительных переходных процессов в избирательных усилителях.Кроме того, это устройство выполнено так, что если на его вход поступают правильные отсчеты не подряд, а, например, через один, то все отсчеты не пропускаются, и наоборот,два одинаковых следующих один за другим неправильных отсчета пропускаются.Известны также измерительные устройства для геозлектроразведки,содержащие входное устройство,избирательные усилители, формирователи, фазометрическое устройство и устройство индикации. Эти устройства позволяют производить Фаэовые и амплитудные измерения на переменном токе (21.Недостатком данных устройств является низкая помехоустойчивость при воздействии нестационарных помех.Наиболее близким к предлагаемомуявляется измерительная установка, содержащая входное устройство, иэ бирательные усилители, Фазометричес кое устройство, блок индикации и ос-.редняющий счетчик. Измерительная установка станции ИНФАЭ-ВП имеет повышенную помехоустойчивость при воздействии стационарных помех, так 20 как в этом устройстве определениеФазового сдвига производится не за один, а за несколько периодов измеряемого сигнала, причем чило периодов осреднения устанавливается оператором 3 .Недостатком данного измерительного устройства является низкая помехоустойчивость при воздействии не- стационарных помех. После воздей ствия нестационарной помехи в изби 89464825 35 40 45 50 55 60 65 рательных усиди:елях начинаются переходные процессы, длительность которых определяется добротностью избирательных усилителей и параметрами помехи. Во время переходных процессов в блок индикации измерительного устройства поступае неверная информация которая проявляется в виде разбросоз между отдельными отсчетами, уменьшение длительности переходных процессов путем снижения добротности избирательных усилителей приводит ; уменьшению точности измерений из-за проникновения в выделяемый сигнал мешающих частот.Цель изобрете: в ;ия - повышение помехоустойчивости.Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство, состоящее из входого блока,. избирательных усилителей,. вых .ды которых подключены ко входам Формирователей, выхо,цы которых соединены с входами Фазометрического устройства, выход которого подключен к входу блока индикации, вводится блок нелинейной фильтрации, вход которого подключен к выходу входного блока, а выход блока нелинейной фильтрации соединен со входами избиратель илителей.Блок нелинейной Фильтрации состоит из блока квантования, блока разности четырех групп ключей, блока памяти, дешифратора, счетчика, генератора тактовых импульсов, схемы сравнения, блока осреднения и блока согласования, причем и 4 ормационный вход блока квантования является входом блока нелинейной фильтрации и соединен с выходом входного блока, а выход блока квантования подключен к информационным входам ключей второй группы и к первому входу блока разности, выход которого соединен с первым входом схемы сравнения и информационными вхоцами ключей третьей группы, выходы которых подключены к соответствующим входам блока осреднеиия, выходы которого соединены с информационными входами ключей четвертой группы, выходы последних объединены и подключены ко второму входу схемы сравнения, выход которой соединен С одним из входов дешифратора, остальные входы дешифратора соединены с выходами счетчика, вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов и управляющему входу блока квантования, а выходы дешифратора соединены с управляющими входами ключей первой, второй, третьей и четвертой групп, причем выходы ключей второй группы подключены к входам блока памяти, выходы которого соединены с информационными входами ключей первой группы, подключенных своими выходами ко второму входу блока разности и входу блока согласования, выход которого является выходом блока нелинейной Фильтрации и соединен со входами избирательных усилителей.На чертеже дана блок-схема устройства,устройство содержит входной блок 1, выход которого соединен с входом блока 2 нелинейной фильтрации, а выход блока 2 нелинейной Фильтрациисоединен с входами избирательных усилителей 3 и 4, выходы которых соединены со входами формирователей 5 и б,выходы которых соединены со входами фаэометрического устройства 7, выход которого соединен с входом блока 8 индикации. Блок нелинейной фильтрации содержит блок 9 квантования, информационный вход которого является входом блока нелинейнойфильтрации и соединен с выходом входного блока, а выход блока 9 квантования подключен к информационным входам ключей 10 второй группы и к первому входу блока 11 разности,выход которого соединен с первым входом схемы 12 сравнения и с информационными входами ключей 13 третьей группы, выходы которых подключены к соответствующим входам блока 14 осреднения. Выходы блока осреднения соединены с информационными входами ключей 15 четвертой группы, выходы которых объединены и подключены к второму входу схемы сравнения, выход которой соединен с одним из входов дешифратора 16. Остальные входы дешифратора соединены с выходами счетчика 17, вход которого подключен к выходу генератора 18 тактовых импульсов и управляющему входу блока квантования. Группа выходов дешифратора соединена с объединенными между собой управляющими входами ключей 19 первой, 13 третьей и 15 четвертой групп.Вторая группа выходов дешифратора соединена с управляющими входами ключей второй группы, выходы которых соединены с соответствующими входами блока 20 памяти. Выходы блока 20 памяти соединены с информационными входами ключей первой группы. Выходы ключей первой группы соединены со вторым входом бло" ка разности и с входом блока 21 согласования, выход которого является выходом блока нелинейной Фильтрации и соединен с входами избирательных усилителей,Входной блок 1 служит для согласования входного сигнала с остальными блоками схемы и может содержать аттенюатор и предусилитель.Блок 9 квантования служит для квантования сигнала по времени. Он тактируется генератором тактовых импульсов. Блок квантования выдает среднее значение напряжения за один такт преобразования, В случае выполнения блоков 1021 на основе цифровых элементовблок 9 квантования должен содержатьаналого-цифровой преобразователь.Блок 20 памяти служит для запоминания отсчетов, поступающих с блока 9 квантования, Блок 11 разностислужит для получения модуля разностимежду отсчетами, поступающими сблока 9 квантования и первой группыключей 19.Схема 12 сравнения служит длясравнения сигналов, поступающих наее входы. При поступлении сигналас блока 11 разности, большего поуровню на заранее заданную величину,чем сигнал, поступающий с блока14 осреднения, схема 12 сравнениядолжна вырабатывать запрещающий сигнал.Блок осреднения служит для осреднения сигналов, поступающих с блока11 разности,Блок 21 согласования служит дляпреобразования кода в аналоговыйсигнал. В случае исполнения блоков9-15 и 19, 20 на основе аналоговыхэлементов, блок 21 не нужен,Измерительное устройство для геоэлектроразведки работает следующимобразом.Входной сигнал во входном блоке1 нормируется по амплитуде и поступает в блок квантования, где квантуется по времени. Шаг квантованияопределяется требуемой точностью изадается генератором 18 тактовыхимпульсов. Количество дискретныхотсчетов эа один период измеряемогоТсигнала равно Мв , где Т - периодЬйизмеряемого сигнала, д - шаг квантования. Дискретные отсчеты, пропорциональные среднему за время дс значению входного сигнала, поступают на информацйонные входы ключей 10 второй группы и на вход блока 11 разности. При поступлении каждого нового отсчета с блока 9 квантования одновременно с помощью ключей 19 первой группы, управляемых счетчиком 17 через дешифратор 16, опрашивается новая ячейка блока 20 памяти (количество ячеек равно М) и на второй вход блока 11 разности поступает новый отсчет с блока 20 памяти. Если отсчеты, записанные в блоке 20 памяти, оказываются отличающимися от отсчетов, поступающих иэ блока 9 квантования (так может оказаться, например, в начале измерений), то модуль разности на выходе блока разности может оказаться больше, чем величина уставки, заданная в схеме 12 сравнения.Модуль разности поступает на первый вход схемы 12 сравнения и через ключи 13 третьей группы - на вход ячейки блока 14 осреднения,где вы 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 числяется среднее значение между отсчетами, полученными за предыдущий период (в нашем примере они равны нулю) и вновь поступившими. Выходной сигнал ячеек блока 14 осреднения через соответствующие ключи 15 четвертой группы поступает на второй вход схемы 12 сравнения.Если разница между модулем разности и сигналом на выходе блока 14 осреднения оказывается больше величины заранее заданного порога в схеме 12 сравнения, то на выходе схемы 12 сравнения появляется запрещающий сигнал, который поступает на вход дешифратора 16, При этом дешифратор 16 не вырабатывает сигналы, открывающие ключи 10 второй группы и отсчеты, записанные в ячейках блока 20 памяти, не меняФ ются. С каждым новым .периодом входного сигнала увеличивается выходной сигнал ячеек блока 14 осреднения, После трех-четырех периодов он становится сравнимым с модулем разности, и на выходе схе" мы 12 сравнения исчезает запрещающий сигнал. После этого в конце такта квантования на соответствующем данному отсчету выходе дешифратора 16 появляется отпирающий сигнал и поступивший с блока 9 квантования отсчет записывается в ячейку блока 20 памяти, Таким образом, в ячейках блока 20 памяти будут записаны дискретные отсчеты для всего периода измеряемого сигнала. Если нестационарная помеха отсутствует, то каждый отсчет последующих периодов входного сигнала близок по величине соответствующему отсчету, записанному в ячейке блока 20 памяти и на выходе блока 11 разности будет сигнал, близкий к нулю. (Величина этого сигнала определяется Флуктуационной помехой и шумами схем) На выходе ячеек блока 14 осреднения (эти ячейки опрашиваются одновременно с ячейками блока 20 памяти счетчиком 17 через дешифратор 16) выходной сигнал уменьшается и через 3-4 периода становится близким к величине модуля разности. Так удается в моменты отсутствия помехи в ячейке блока 20 памяти записать отсчеты, представляющие с достаточной точностью измеряемый сигнал и подготовить к приходу помехи ячейки блока 14 осреднения, В случае прихода нестационарной помехи отсчеты, поступающие с входного блока, резко отличаются от отсчетов, записанных в предыдущий период, которые поступают с блока 20 памяти. На выходе блока 11 разности появляется сигнал, величина которого ранна амплитуде нестационарной помехи и схема 12 сравнения формирует запрещаю 89464840 щий сигнал. В этом случае на выходе дешифратора 16 не образуются управляющие сигналы, служащие для отпирания ключей 10 второй группы,т.е. отсчеты, содержащие помеху, поступившие с блока 9 квантования,не будут записаны в ячейки блоха 20 памяти и в этих ячейках остаются предыдущие отсчеты. Поскольку на выходы избирательных усилителей 3 и 4 отсчеты поступают не с входного блока 1, а с блока 20 памяти, то через блок согласования на вход избирательных усилителей нестационарная помех поступать не будет, Так осуществляется Фильтрация нестационарной помехи и устраняются длительные переходныв процессы в избирательных усилителях, обусловленные нестационарной помехой. Дальнейшая обработка сигнала производится как в известных устройствах. Выходной сигнал с выхода избирательных усилителей 3 и 4 поступает на входы Формирователей 5 и 6, выходы которых соединены с входом Фаэометрического устройства 7 (количество избирательных усилителей может быть и другим, например, для трехчастотных измерений нужно применить три избирательных усилителя). С выхода фаэометрического устройства 7 информация поступает на блок 8 индикации.В предлагаемом измерительном устройстве для геоэлектроразведки осуществляется нелинейная фильтрация входного сигнала, что позволяет уменьшить или полностью устранить (в эавнсимости от параметров помехи) влияние нестациснарных помех.формула изобретения1. Йзмерительное устройство для геоэлектрораэведкн, содержащее входной блок, избирательные усилители, выходы которых подключены к входам Формирователей, выходы Формирователей соединены с входами Фаэометрического устройства, выход которого подключен к входу блока индикации,о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости,в Него введен блок нелинейной Фильтрации, включенный между входным устройсвом й избирательными усилите- лямиф 5 10 15 20 2 ЗО 35 50 2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок нелинейной Фильтрации содержит блокквантования, блок разности, четырегруппы ключей, блок памяти, дешифратор, счетчик, генератор тактовых импульсов, схему сравнения,блок осреднения и блок согласования, причем информационный входблока квантования является входомблока нелинейной Фильтрации и соединен с выходом входного блока, а выход блока квантования подключен кинформационным входам ключей второйгруппы и к первому входу блока разности, выход которого соединен спервым входом схемы сравнения и синформационными входами ключейтретьей группы, выходы которых подключены к соответствующим входамблока осреднения, выходы которогосоединены с информационными входамиключей четвертой группы, выходыпоследних объединены и подключеныко второму входу схемы сравнения,выход которой соединен с одним извходов дешифратора, остальные входы дешифратора соединены с выходамисчетчика, вход которого подключенк выходу генератора тактовых импульсов и управляющему входу блока квантования, а выходы дешифратора соединены с управляющими входами ключейпервой, второй, третьей и четвертой групп, причем выходы ключейвторой группы подключены к входамблока памяти, выходы которого соединены с информационными входамиключей первой группы, подключенныхсвоими выходами ко второму входублока разности и входу блока согласования, выход которого является выходом блока нелинейной Фильтрации исоединен со входами избирательныхусилителей.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1Авторское свидетельство СССРР 646292, кл. О 01 Ч 3/06, 1978.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2703183/18-25,1978.3. Кулйков А.В. и др. Фаэовыеизмерения в методе ВП на переменномтоке. Алма-Ата, 1975, с. 55-59894648 Составитель Л. ВоскобойниковТехред Л, Бабинец Корректор С. Шекмар Редактор Е. Папп Тираж 735 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035,Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5