Устройство для электроразведки

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРаслублик н 11968777 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 030481 (21) 3270212/18-25Фс присоединением заявки МоИМ.Кп.з С 01 Ч 3/10 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий. Опубликовано 23,10.82. Бюллетень М 39 Дата опубликования описания 23.10,82 а 1;1 ъ,)о 1.". и Е:В;Ф(ошевСкий с(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОРЛЗВЕДКИ Изобретение относится к электромагнитным методам исследований и может быть использовано при электрораэведке аномальных включений в непроводящих и слабо проводящих средах, для обнаружения инженерных коммуникаций и т.п. Известно устройство для компенсации мешающего переменного магнитногополя, содержащее приемную и компенсационную катушКи, расположенные на общей оси, при этом компенсационная катушка расположена между приемной катушкой и местом, в котором треУуется ограничение мешающего переменного магнитного,поля, а между приемной и . компенсационной катушками расположены на общей оси с ними две дополнитезьные катушки, одна иэ которых соединена последовательно с компенсационной катушкой, а другая нагру- . жена на комплексное сопротивление 13.Недостатками известного устройства являются низкая чувствительность и низкий уровень автоматизации измерения и регистрации амплитудно-фазовых характеристик слабых аномальныхполей. 1Наиболее .близким к предлагаемомуявляется металлоискатель, содержа-. щий генератор периодических сигналов, выход которого подключен к излучателю, последовательно соединенные при- емник магнитного поля, предварительный избирательный усилитель, суммирующее устройство, к второму входу которого через регулируемые аттенюатор и фазовращатель подключен выход генератора, избирательный усилитель, демо- . дулятор, усилитель постоянного тока, подсоединенный к входу .блока измерения и регистрации 23.Недостатками данного устройства являются. низкая чувствительность, а также низкий уровень автоматизации измерения и регистрации амплитуднофазовых характеристик слабых аномальных полей, обусловленные наличием остаточного нескомпенсированного сигнала первичного поля.. Целью изобретения является повышение чувствительности и уровня автоматизации измерения и регистрации амплитудно-фазовых характеристик слабых аномальных полей.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для электроразведки. металлоискатель, содержащее генератор периодических сигналов, выход которого подключен к излучателю,пос 968777ледовательно соединенные приемник магнитного поля, предварительный усилитель, суммирующее устройство, квторому входу которого через регулируемые аттенюатор и Фазовращатель подключен выход генератора периодических сигналов, избирательный усилительи демодулятор, а также усилитель постоянного тока, подсоединенный к входу блока измерений и регистрации,дополнительно введены два суммирующих устройства, два сравнивающих устройства, два фильтра с большой постоянной времени, два управляемых делителя напряжения, усилитель постоянного тока, два дифференциальных усилите:15ля постоянного тока, четыре источника опорного напряжения, масштабныйпреобразователь, две схемы АРУ ифазометр, причем выход генераторапериодических сигналов через масштабный преобразователь подсоединен к входу первой схемы АРУ, выход которого подключен к опорномувходу Фаэометра, сигнальный входкоторого соединен с выходом второйсхемы АРУ, вход которой подключен квыходу избирательного усилителя,выход демодулятора подсоединен к одномуиз .входов второго суммирующего устройства, другой вход которого подсоединен к выходу первого дифференциального усилителя постоянного тока,один из входов которого соединен свыходом первого источника опорногонапряжения, а другой - с выходом первого управляемого делителя напряжения, вход которого подключен.к выходупервого фильтра с большой постояннойвремени, к входу которого подсоединенвыход первого сравнивающего устройства, выход первого усилителя постоянного тока одновременно подключен кодному из входов первого сравнивающего устройства, второй вход которогоподсоединен к выходу второго источника опорного напряжения, выход фазометра подсоединен к одному иэ входовтретьего суммирующего устройства,другой вход которого подключен к вы- .ходу второго дифференциального усилителя постоянного тока, а выход -к входу второго усилителя постоянноготокй, выход которого одновременноподсоединен к второму входу блока измерения и регистрации и одному извходов второго сравнивающего устройства, к одному из входов второгодифференциального усилителя постоянного тока подсоединен выход третьегоисточника опорного напряжения, а кдругому - выход второго управляемогоделителя напряжения, вход управляемого делителя напряжения подсоединенк выходу второго фильтра с большой.постоянной времени, вход которогоподключен к выходу второго сравнивающего устройства, к другому входу ко торого подключен выход четвертого источника опорного напряжения.На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.Устройство для злектрораэведки состоит из генератора 1 периодических сигналов, излучателя 2, приемника 3 магнитного поля, предварительного усилителя 4, первого суммирующего устройства 5, избирательного усилителя 6, демодулятора 7, второго суммирующего устройства 8, первого усилителя 9 постоянного тока, регулируемого фаэовращателя 10, регулируемого аттенюатора 11, первого источника 12 опорного напряжения первого дифференциального усилителя 13 постоянноготока, первого управляемого делителя 14 напряжения, первого Фильтра 15 с большой постоянной времени, первого -сравнивающего устройства 16, второго источника 17 опорного напряжения, масштабного преобразователя 18,первой 19 и второй 20 схем ЛРУ, фазометра 21, третьего суммирующего устройства 22, второго усилителя 23 постоянного тока, третьего источника 24 опорного напряжения, второго дифференциального усилителя 25 постоянного тока, второго управляемого делителя 26, второго Фильтра 27 большой постоянной времени, четвертого источника 28 опорного напряжения, второго сравнивающего устройства 29 и блока 30 измерения и регистрации.Устройство работает следующим образом.Выходной сигнал приемника 3 магнитного поля, усиленный предварительным усилителем 4, поступает на один из входов.первого суммирующего устройства 5, на другой вход которого через регулируемые фазовращатель 10 и аттенюатор 11 подается выходной сигнал генератора 1 переменного напряжения. Блоки 5, 10 и 11 составляют компенсатор переменного тока, задачей которого является. ослабление сигнала, обусловленного мешающим первичным магнитным полем излучателя 2 в точках расположения приемника 3. Усиленный узкополосным избирательным усилителем 6 выходной сигнал первого суммирующего устройства 5 подается на вход демодулятора 7, представляющего собой знаконечувствительный преобразовательпеременного напряжения в постоянное с низким уровнем минимального входного сигнала и большим динамическим диапазоном. Выходное напряжение демодулятора 7 подается на один из входов второго суммирующего устройства 8, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя 13 постоянно- го тока, входящего в состав стабилизатора дрейфа нуля, который содержит, кроме того, первый источник 12 опорного напряжения, первый управляемыйделитель 14, первый фильтр 15 с большой постоянной времени, первое сравнивающее устройство 16 и второй источник 17 опорного напряжения.Стабилизатор дрейфа нуля 1 блоки 12 - 17) совместно с вторым суммирующим устройством 8 и первым усилителем 9 постоянного тока составляют схему компенсации по постоянному току в канале измерения амплитуды предложенного устройства, Задача схемы ком пенсации по постоянному току заключается в полной компенсации остаточного нескомпенсированного сигнала первичного поля, т.е. приведении этого сигнала к нулю при отсутствии неодно родности в зоне действия предложенного устройства, и в компенсации временного дрейфа остаточного 1 нулевого) выходного сигнала первого усилителя 9 постоянного тока, поступающего на ;щ вход блока 30 измерения и регистрации.Выходное напряжение первого усилителя 9 постоянного тока подается на один иэ входов первого сравнивающего устройства 16, на другой вход которого поступает выходное напряжение второго источника 17 опорного напряжения. При отсутствии неоднородности в зоне действия устройства на выходе второго суммирующего устройства 8 напряжение близко или равно нулю. При этом его значение определяется выходным напряжением третьего источника 17 опорного напряжения. Выходное напряжение первого сравнивающего устройства 16 через первый фильтр 15 с большой постоянной времени поступает на первый управляемый делитель 14 напряжения, напряжение с выхода которого поступает 40на один иэ входов второго усилителя13 постоянного тока, на второй вход которого подается напряжение с первого источника 12 опорного напряжения. Необходимый динамический диапазон 45 стабилизатора дрейфа нуля обеспечивается узлом, состоящим из первого управляемого делителя 14 напряжения, первого источника 12 опорного напряжения и второго усилителя 13 постоянного тока. Применение фильтра 15 с большой постоянной времени обеспечивает компенсацию временного дрейфа остаточного нулевого ) сигнала, не влияя на форму и абсолютные значения полезного сигнала, обусловленного аномальным полем.Схема компенсации по постоянному ;току работает следующим образом.При отсутствии неоднородности в зоне действия устройства напряжение 4 ф на выходе первого усилителя 9 постоянного тока должно быть близкое или равное нулю.С помощью компенсатора переменного тока яблоки 5, 10 и 11) ,на выходе демодулятора 7 устанавли-. 65 вается остаточное постоянное напряжение, поступающее на первый входвторого суммирующего устройства 8.В начальный момент выходное напряжение первого усилителя 9 постоянно-.го тока не равно нулю. Это приводит ктому, что на выходе первого сравнивающего устройства 16 появляется напряжение, которое через первый Фильтр,15 с большой постоянной времени поступает. на первый управляемый делитель 14 напряжения, изменяя его коэффициент преобразования и, соответственно,выходное напряжение второго усилителя 13 постоянного тока, поступающее на второй вход второго суммирующего устройства 8.Этот процесс продолжается до техпор, пока выходное напряжение первогоусилителя 9 постоянного тока не сравняется с выходным напряжением второгоисточника 17 опорного напряжения.Постоянная времени первого Фильтра 16выбирается исходя иэ скорости нарастания и спада полезного сигнала,обусловленного аномальным полем неоднородности, и скоростью дрейфа нуля,обусловленного изменением во времениэлектрических параметров блоков и узлов устройства, Поэтому при появлениинеоднородности в зоне действия устройства полезный сигнал регистрируется;,блоком 30 измерения и регистрации,а долговременный дрейф нуля на выходепервого усилителя 9 постоянного токастабилизируется с помощью стабилизатора дрейфа нуля, т.е. устраняетсянеобходимость в частых калибровках иустановках нуля устройства.Одновременно выходное напряжение генератора 1 периодических сигналов через масштабный преобразователь 18 подается на вход первой схемы АРУ 19, представляющей собой широкодиапазонный компенсационный стабилизатор переменного напряжения. Постоянное по амплитуде выходное напряжение первой схемы АРУ 19 поступает;на опорный вход фазометра 21, насигнальный вход которого через вторую схему АРУ 20 подается напряжениюс выхода избирательного усилителя 6.В предложенном устройстве осуществляется частичная компенсациямешающего первичного поля по переменному току до уровней, находящихсяв динамическом диапазоне входныхнапряжений второй схемы АРУ 20,Постоянное выходное напряжениефазометра 21, абсолютное значение изнак которого определяется Фазовымсдвигом между входными напряжениями,поступает на один из входов третьего суммирующего устройства 22, надругой вход которого подается выходное напряжение четвертого усилителя25 постоянного тока, входящего всостав стабилизатора дрейфа нуля каамплитудно-Фазовых характеристик слабых аномальных полей.Предложенное устройство для злектроразведки может найти применениепри решении задач наземной и морскойгеофизической разведки электромагнитными методами. Оно может быть использовано также для поиска и обнаружения локальных или протяженных метал 1лических объектов в слабопроводящей 10 среде и локальных диэлектрическихвключений в массе высокопроводящегоматериала. Формула изобретения нала измерения фазы, содержащего кроме того, третий 24 и четвертый 28, источники опорного. напряжения, второй ,управляемый делитель 26 напряжения, второй фильтр 27 с большой постоянной времени и второе сравнивающее устройство 29. Стабилизатор дрейфа нуля (блоки 24 в .29 ) совместно с третьим суммирующим устройством 22 и третьим усилителем 23 постоянного тока составляет схему компенсации по постоянному току в канале измерения фазы.Выходной сигнал третьего суммирующего устройства 22 через третий усилитель 23 постоянного тока одновременно поступает на другой вход блока 30 измерения и регистрации и один из входов второго сравнивающего устройства 29, на другой вход которого поступаетовыходное напряжение четвер того источника 28 опорного напряжения. Выходное напряжение второго сравнивающего устройства 29 через второй фильтр 27 с большой постоянной времени подается на вход второго управляемого делителя 26 напряжения, выходное напряжение которого поступает на один из входов четвертого усилителя 25 постоянного тока, а на другей его вход подается неизменное во времени выходное напряжение тре.тьего источника 24 опорного напряжения.Назначение и работа схемы компенсации по постоянному току .канала измерения фазы аналогичны назначению З 5 и работе схемы компенсации по постоянному току канала измерения амплитуды.В известных устройствах,.используемых для решения аналогичных за дач, применяется компенсация мешающего первичного магнитного поля только по переменному току, а также отсутствует стабилизация дрейфа нуля по постоянному току. 45В связи с нелинейностью передаточ 1 ных характеристик .Функциональных уз 1 лов и блоков устройства, наличия собственных шумов, антенного эффектаи неидеальности передаточных характеристик узкополосных фильтров й избирательных усилителей достичь полной компенсации мешающего первичного поля невозможно.Применение в настоящем техническ м решении, наряду с глубокой комнсацией мешающего первичного магнитного поля по переменному току, схем компенсации по постоянному току . в каналах измерения амплитуды и фазы дает возможность осуществить полную60 компенсацию мешающего первичного поля,что обеспечивает значительное повышение чувствительности устройства. Стабилизация дрейфа нуля повышает уровень автоматизации,процесса измерения 65 оУстройство для электроразведки, содержащее генератор периодических сигналов, выход которого подключен к излучателю, последовательно соединенные приемник магнитного поля, предварительный усилитель, суммирующее устройство, к второму входу которого через регулируемые аттенюатор и фаэовращатель подключен выход генератора периодических сигналов, избирательный усилитель и демодулятор, а также усилитель постоянного тока, подсоединенный к входу блока измерения и регистрации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности и уровня авто- матизации измерения и регистрации амплитудно-Фазовых характеристик слабых аномальных полей, дополнительно содержит два суммирующих устройства, . два сравнивающих устройства, два фильтра с большой постоянной времени, два управляемых делителя напряжения, усилитель постоянного тока, два дифференциальных усилителя постоянного тока, четыре источника опорного напряжения, масштабный преобразователь, две схемы АРУ и Фазометр, причем выход генератора периодических сигналов через масштабный преобразователь подсоединен к входу первой схемы АРУ, выход которого подключен к опорному входу фазометра, сигнальный вход которого соединен с выходом второй схемы АРУ, вход которой подключен к выходу избирательного усилителя,выход цемодулятора подсоединен к одно.1 му из входов суммирующего устройства, другой вход которого подключен к выходу первого дифференциального усилителя постоянного тока, один из входов которого соединен с выходом первого источника опорного напряжения, а другой - с выходом первого управляемого делителя напряжения, вход которого подключен к выходу первого фильтра с большой постоянной времени, к входу которого подсоединен выход первого . сравнивающего устройства, выход первого усилителя постоянного тока одновременно подсоединен к одному иэ вхо10 968777 Составитель Е.ГородничевРедактор И.Николайчук Техред Ж.Кастелевич Корректор С шекмар 75 Тираж 717 ВНИИПИ Государственпо делам изобрете 13035, Москва, И,исное Поого комитета СССРий и открытийРаушская наб д. Заказ 8 жгород, ул. Проектная Филиал ППП "Патент" дов первого сравнивающего устройства,второй вход которого подсоединен квыходу второго источника опорного напряжения, выход фазометраподсоединенк одному из входов третьего суммирующего устройства, другой вход которогоподключен к выходу второго дифферен-,циального усилителя постоянного тока,а выход - к входу второго усилителяпостоянного тока, выход которого одновременно подсоединен к второму входу блока измеренияи регистрациии одному из входов второго сравнивающего устройства, к одному извходов второго дифференциального -усилителя постоянного тока подсоединенвыход третьего источника опорного напряжения, а к другому - выход второго управляемого делителя напряжения, вход управляемого делителя напряжения подсоединен к выходу второго фильтра с больаюй постоянной вре" 5 мени, вход которого подсоединен квыходу второго сравнивающего. устройства, к другому входу которого подключен выход четвертого источникаопорного напряжения.30 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Лвторское свидетельство СССРВ 483836, кл. 6 01 Ч 3/00, 1973.2. Авторское свидетельство СССР 15 В 600496, кл, С 01 Ч 3/10, 1976,