Электроразведочное устройство для моделирования нестационарных электродинамических процессов

на делам изобретений н открытиХДата опубликования описання 02. 07.82 С, А, Дещица, Б. В. Осыка, В. И, ГордиенкС,м .(7) Заявитель Институт прикладных проблем механики и АН Украинской ССР(5 Й) ЭЛЕКТРОРАЗВЕДОЧНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ НЕСТАЦИОНАРНЫХ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ 1Изобретение относится к геофизическому приборостроению, в частности к моделированию нестационарных электродинамических процессов на физических моделях геологических разрезов. Для изучения электрических свойств геологических разрезов в естественных условиях при лабораторном моделировании широко применяют устройства основанные на измерении нестационарных 1 пе реходных) зле ктродинамических процессов, вызываемых в проводящих средах коммутацией мощных токовых импульсов. Затухающая кривая Е (1) переходного процесса, регистрируемая с момента выключения 1 включения) тока, содержит информацию об электрических свойствах и строении реального геологического разреза или соответствующей ему модели, Эта информация извлекается из наблюдаемой кривой с помощью обработки и интерпретации, достовер" 2ность которой в большой степени зависит от точности измерений.Известны устройства для измерения нестационарных электродинамичгских процессов, содержащие генераторную и измерительную части, снабженные соответственно излучающим и приемным диполями электрическими ипимагнитными), которые образуют дипольную установку, размещаемую над иссле 1 а дуемым объектом, Первичное электромагнитное поле возбуждается периодически повторяющимися однополярнымиили разнополярнымиимпульсами токав излучающем диполе, Измерение переходного процесса осуществляется после его предварительной обработки,заклочающейся в стробировании и синхронном накоплении амплитуд определенным образом выбираемых стробимпульсов, время формирования которых отсчитывается с момента выключениз тока в излучающем диполе. Для калибровки измерителя его вход подклочают кОднако в условиях моделирования, в частности, с использованием электролитической ванны частотные спектры измеряемых сигналов электродинамического процесса многократно Расширяются до 10 мГц и более), в то время как амплитудный диапазон остается большимболее 60 дб), как и при полевых наблюдениях, При таком широком амплитудном и частотном рабочем диапазоне, увеличивается степень влияния на результаты измерений помех, обусловленных паразитными межблочными связями, собственными переходными процессами в диполях и элементах электрической схемы. Особенно большие погрешности в измерения вносят эти процессы при использовании сменных диполей и различных типов дипольных установок, например, петля-петля Я = ц), диполь-петля (АВ - ц) и др надобность в которых,Возникает при решении конкретных электроразведочных задач. Известное устройство не позволяет устранить влияние указанных помех, так как в режиме измерений они, складываясь с полезным сигналом, становятся неотличимыми от него, а в режиме калибровки вход измерителя переключается на эталонированный источник, чем нарушается первоначальная структура генераторно-измерительной цепи, используемой в рабочем режиие (от,ключается приемный диполь) .По этим при. чинам известное устройство не позволяет учесть уровень искажений, вносимых в измерение собственными переходными процессами, что затрудняет его применение в условиях моделирования. 94010 эталонированному источнику напряжения, либо к эталонному сопротивлению (шунту), включенному в цепь излучающего диполяВ зависимости от способа возбуждения первичного поля используют различные схемы обработки измеряемого сигнала и калибровки измерителя. При этом разнополярная форма возбуждающего тока имеет ряд преимуществ, обусловленных способ ностью измерителя подавлять постоянные и медленноизменяющиеся напряжения помех 1 .Наиболее близким к предлагаемому является устройство с двухполярным возбуждением первичного поля, которое может быть использовано в качестве электроразведочного устройства для моделирования нестационарных электро- динамических процессов, содержащее источник питания, первое эталонное сопротивление и электронный токовый ключ, подключенный через первый коммутатор направления к излучающему диполю, приемный диполь, подключенный через второе эталонное сопротивление к стробирующей схеме, соединенной с усилителем стробированных сигналов, выход которого через синхронный детекзо тор и накопитель подключен к регистратору, а также программный блок и задающий генератор, подключенный к фор; мирователю, первый выход которого подключен к управляющему входу электронного токового ключа, второй - к35. стробирующей схеме, а третий - к опорному входу синхронного детектора, Это устройство в генераторной части содержит мостовой коммутатор, подключенный к незаземленной петле (магнитномуо излучающему диполю), в измерительной- приемную рамку приемный магнитный диполь), переключатель рода работ, входной коммутатор стробирующую схе" му), синхронный дифференциальный на копиталь и регистратор, а также общий задающий мультивибратор, подключенный через формирователь управляющих импульсов к управляющим входам мостового коммутатора, входного коммутатора и синхронного дифференциального накопителя. При этом выходы формирователя так подключены к перечисленным блокам, что частота включения возбуждающего тока равна частоте 55 стробирования, а частота импульсов управления плечами мостового коммутатора совпадает с частотой опорных сигналов синхронного накопителя ипо значению в два раза меньше первой.Этим достигаются двухполярная форматока в генераторной петле, стробирование входным коммутатором сигналов приемной петли, усиление разнополярных стробированных сигналов усилителем, а также детектирование инакопление усиленных стробсигналовсинхронным дифференциальным накопителем. В режиме калибровки приемнаяпетля отключается, а на вход измери-теля подается сигнал эталонированногоисточника, затухающий по экспоненциальному закону 2 1. Цель изобретения - повышение точности измерений.5 9401Поставленная цель достигается тем, что электроразведочное устройство, содержащее источник питания, первое эталонное сопротивление и электронный токовый ключ, подключенный через первый коммутатор направления к излучающему диполю, приемный диполь, подключенный через второе эталонное сопротивление к стробирующей схеме, . соединенной с усилителем стробированных сигналов, выход которого через синхронный детектор и накопитель подключен к регистратору, а также программный блок и задающий генератор, подключенный к формирователю, первый выход которого подключен к управляющему входу электронного токового ключа, второй - к стробирующей схеме, а третий - к опорному входу синхрон-, ного детектора, дополнительно снабже но схемой развязки, управляемым перемыкающим ключом и вторым коммутатором направления, вход которого через схему развязки подключен к первому эталонному сопротивлению, включенно-, му между источником питания и элект-. ронным токовым ключом, а выход подключен к второму эталонному сопротивлению, соединенному последовательно с приемным диполем, тогда как управляю щие входы первого и второго коммутаторов подключены к выходам перемыкающего ключа, соединенного с четвертым выходом формирователя и подключенного управляющим входом к программному З 5 блоку.На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства (штриховыми линиями выделены генераторная и измерительная части). 40Устройство содержит источник 1 питания, эталонное сопротивление 2, электронный токовый ключ 3, первый коммутатор 4 направления, излучающий45 диполь 5, приемный диполь 6, второе эталонное сопротивление 7, стробирующую схему 8, усилитель 9 стробированных сигналов, синхронный детектор 10, накопитель 11, регистратор 12, про", граммный блок 13, задающий генератор50 14, Формирователь 15, схему 16 развязки, управляемый перемыкающий ключ 17 и второй коммутатор 18 направления.Электронный токовый ключ 3 через первое эталонное сопротивление 2 подключен к источнику 1 питания, а через первый коммутатор .4 направления 08 6к излучающему.диполю 5. Приемный диполь 6, соединенный последовательно с вторым эталонным сопротивлением 7, подключен к стробирующей схеме 8, выход которой через усилитель 9 стробированных сигналов подключен к синхронному детектору 10, соединенному с накопителем 11, к источнику подключен регистратор 1,2. Первое эталонноесопротивление 2 через введенную схему 16 развязки и введенный второй коммутатор 18 направления подключенок второму эталонному сопротивлению7. Выход задающего генератора 14 подключен к формирователю 15, первый выход которого соединен с управляющимвходом электронного токового ключа 3,второй - с управляющим входом стробирующей схемы 8, третий - с управляющим входом синхронного детектора 10а четвертый через введенный перемыкающий ключ 17 подключен к управляющемувходу первого коммутатора 4 направления (в режиме измерений) или второго коммутатора 18 направления (в режиме калибровки). При этом управляющийвход перемыкающего ключа соединен с программным блоком, определяющим ре-, жим работы устройства.Устройство работает следующим образом.В режиме измерений электронный токовый ключ 3 и первый коммутатор 4 направления выбирают в излучающем диполе 5 разнополярные разделенные паузами импульсы возбуждающего тока, Частота и длительность этих импульсов задается сигналами первого выхода формирователя 15, отпирающими токовый ключ 3, а полярность - сигналами четвертого, переключающими от импульса к импульсу первый коммутатор 4 направления. Наводимые в приемном диполе 6 раэнополярные измерительные сигналы поступают через второе эталонное сопротивление 7 в стробирующую схему 8. Стробированные сигналы усиливаются, детектируются и подаются в накопитель 11, с которого поступают на регистр 12. При этом моменты стро-. бирования согласованы с работой электронного токового ключа 3 сигналами второго выхода формирователя 15, а синхронный детектор 10.синхронизирован с первым коммутатором 4 направления сигналами третьего выхода. П ступающие в цепь приемного диполя 6 че" рез непереключаемый в этом режимевторой коммутатор 18 направления и схему 16 развязки импульсные одно- полярные сигналы преобразуются синхронным детектором в разнополярные и подавляются накопителем. 5В режиме калибровки по сигналу программного блока 13 четвертый выход Формирователя 15 подключается через перемыкающий ключ 17 к управляющему входу второго коммутатора 18 направления, а управляющий вход первого коммутатора 4 направления отключается. При этом происходит обратное: наводимые в приемном диполе 6 сигналы подавляются синхронным детектором 15 10 и накопителем 11, а повторяющие Форму возбуждающего тока однополяр" ные импульсы с первого эталонного сопротивления 2 через схему 16 развязки и второй коммутатор 18 направления 10 ( п реобра зующий их в ра з нополярные ) поступают в измерительный канал, обрабатываются и регистрируются. По амплитуде этих импульсов калибруется коэФФициент передачи измерительного 25 канала, а по отклонениям Формы их Фронтов от прямоугольной регистрируются искажения, вносимые собственными переходными процессами, соответствующие нулевым значениям полезного сиг- Зо нала, Таким образом устройство в режимах измерений и калибровки выделяет полезный сигнал в искаженном помехами и обеспечивает этим более высокую точность проводимых измерений, 35 В сравнении с изв.естным предлагаемое устройство выгодно отличается тем, что позволяет устранить собственные искажения, вносимые как генератор 4 О ной, так и измерительной частями устройства, что облегчает согласование диполей (излучающего и приемного) с элементами электрической схемы в широком частотном диапазоне и дает возможность использовать устройство для изучения быстропротекающях электро- динамических процессов с различного типа дипольными установками, расширяющими круг решаемых электроразведочных задач, и, следовательно, повышаются Функциональные воэможности подобных устройств.Формула изобретенияЭлектроразведочное устройство длямоделирования нестационарных электродинамических процессов, содержащееисточник питания, первое эталонноесопротивление и электронный токовыйключ, подключенный через первый коммутатор направления к излучающемудиполю, приемный диполь, подключенныйчерез второе эталонное сопротивлениек стробирующей схеме, соединенной сусилителем стробированных сигналов,выход которого через синхронный де-,тектор и накопитель подключен к регистратору, а также программный блоки задающий генератор, подключенныйк Формирователю, первый выход которого подключен к управляющему входуэлектронного токового ключа, второй -к стробирующей схеме, а третий - копорному входу синхронного детектора,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью повышения точности измерений,оно снабжено схемой развязки, управляемым перемыкающим ключом и вторымкоммутатором направления, вход которого через схему развязки подключенк первому эталонному сопротивлению,включенному между источником питанияи электронным токовым ключом, а выход - к второму, тогда как управляющие входы первого и второго коммутаторов подключены к выходам перемыкающего ключа, соединенного с четвертымвыходом Формирователя и подключенногоуправляющим входом к программномублоку,Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1, Якубовский О. В. Электроразвязка. "Недра", 1973, с. 269-2702, Руководство по применению метода переходных процессов в рудной геоФизике, Под ред. Ф. И. Каменецкого. "Недра", 1976, с. 64-67 прототип) .940108 Г Составитель Е.Чубелко Техреду К. Мыцьо едактоа итета СССРоткрытийая наб, д. 4/род, ул. Проектная,лиал ППП "Патент" каз 4662/68 Тира ВНИИПИ Государств по делам изоб 113035 Москва Ж нного кетений5 Райшг. Ужг родничев Корректор Ю. Макарен Подписное