Генераторное устройство для геоэлектроразведки

Ч 3/18, 1981. ТРОИСТВО ДЛЯ ГЕО(5 ЭЛ ГЕНЕРАТОРНОЕТРОРАЗВЕДКИИзобретение оаэведке с исполых переменных носится к геоэле тр ве ованием искусстлект омагнитных леи исследова пределени ственного рас- электрического ост льно оро сопрот кальны ления и и протя обнаружения лодс неоднородносен тей, Цель из етенвозмтва я - расширение жностей генера а счетобеспеч я вращения и с секторе векто ункциональн орного устр ия смены на инай и и или к разнополярнымпитания, выходы первИ-НЕ через четвертыйторы подсоединены ксхемы ИЛИ, а выходытой схем И-НЕ черезинверторы подсоединерой схемы ИЛИ, 2 ил. ш мис о втои пятыи входам и третьей й вле инв вой ирования в заданно излучаемог Устройство четвер едьмой м вто -естои и ои часто алансные ныкв ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ.86. Бюл. В 19опетровский горный инстит ожет быть использовано дл электромагиитного поля. одержит генератор высоквадратурный генератор дуляторы, выходы которых через усилители мощности подключенык излучающей системе, а выходы квадратурного генератора подключены кпервым входам балансных модуляторов.В предлагаемое устройство введеныпервый и второй компараторы, инверторы, коммутатор, схемы И-НЕ, схемыИЛИ, полосовые фильтры, датчик углаповорота вектора излучаемого поля.Выход генератора высокой частоты ивыход последовательно соединенного сним первого инвертора подключены кпервым входам первой и второй схемИ-НЕ и через коммутатор к первым входам третьей и четвертой схем И-НЕ,вторые входы первой и второй схемИ-НЕ через коммутатор подсоединены квыходам первого компаратора и последовательно соединенного с ним второго инвертора. Вторые входы третьейи четвертой схем И-НЕ через коммутатор подсоединены к выходам второгокомпаратора и последовательно соединенного с ним третьего инвертора1233Изобретение относитс.я к геоэлек троразведке с использованием искусственныхх переменных электромагнитных полей и может быть использовано для исследования пространственного распределения удельного электрического сопротивления пород, обнаружения локальных и протяженных неоднородностей.Цель изобретения - расширение 10 функциональных возможностей .генераторного устройства за счет обеспечения смены направления вращения и сканирования в заданном секторе вектора излучаемого электромагнитного поля, 15На фиг.1 представлена структурная схема генераторного устройства для геоэлектроразведки; на фиг,2 - осциллограммы напряжений на отдельных участках схемы в режиме кругового 20 вращения вектора излучаемого электромагнитного поля.Генераторное устройство содержит (фиг.1) генератор 1 высокой частоты, квадратурный генератор 2, первый 3 25 и второй 4 балансные модуляторы, пер.вый 5 и второй 6 усилители мощности, щлучандцую систему 7, состоящую из двух взаимно ортогональных магнитных диполей, коммутатор 8, первый 9 и второй 10 компараторы напряжения, семь инверторов 11-25, четыре схемы И-НЕ 13-16 совпадения, две схемы ИЛИ 21 и 22, два полосовых фильтра 23 и 24, датчик 26 угла поворота вектора иэлучаемого электромагнитного поля, источник 27 питания, а также переключатепи 28-30 коммутатора 8. Генератор 1 высокой частоты соеди 40 нен с входом инвертора 25, выходы которых непосредственно подключены к первым входам первой 13 и второй 14 схем И-НЕ совпадения, и через переключатель 29 коммутатора 8 - к первйи входам третьей 15 и четвертой 1645 схем совпадения И-НЕ. Вторые входы первой 13 и второй 14 схем И-НЕ совпадения через переключатели 28 коммутатора 8 подсоединены к выходам первого компаратора 9 и последовательно соединенного с ним второго инвертора 11 или к разнополярным шинам источника 27 питания. Вторые входы третьей 15 и четвертой 16 схем совпадения И-НЕ через переключатель 30 коммутатора 8 подсоединены к выходам второго компаратора 10 напряжения и последовательно соединенного с ним 075 2инвертора 12 ипи к разнополярным шинам источника 27 питания. Выходы первой 13 и второй 14 схем И-НЕ через инверторы 17 и 18 подсоединены к входам первой схемы ИЛИ 21, а выходы третьей 15 и четвертой 16 схем И-НЕ через инверторы 19 и 20 подсоединены к входам второй схемы ИЛИ 22. Зь:ходы первой 21 и второй 22 схем ИЛИ через полосовые фильтры 23 и 24 подсоединены к входам соответственно первого 3 и второго 4 балансных модуляторов, выходы которых через первый 5 и второй б усилители мощности подключены к излучающей системе 7. Входы первого 9 и второго 1 О компараторов и входы датчика 26 угла поворота вектора излучаемого электромагнитного поля подсоецинены к выходам квадратур- ного генератора 2, связанного с. первыми входами балансных модуляторов 3 и 4. Квадратурный генератор 2 представляет собой, например, генератор низкой частоты и последовательно соециненный с ним ортогональный фазоврашатель, Излучающая система 7 представляет собой два взаимно ортогональных магнитных диполя. Коммутатор 8 может быть выполнен, например, с исглэлъзованием электромагнитных реле или программного устройства, если необходимо определить свойства массива в различных секторах излучаемого поля по заданному алгоритму. Датчик 26 угла поворота вектора излучаемого поля предназначен для преобразовачия сигналов квадратурного генератора 2 пропорционально положению вектора поля в пространстве.Генераторное устройство для геоэлектроразведки работает следующим образом.Генератор 1 высокой частоты вырабатывает прямоугольные колебания с частотой ь 1, Поскольку в тракте усиления генератора производится выделение первой гармоники этого колебания, для пояснения работы устройства в дальнейшем используются выражения для гармонических сигналов.Таким образом,на выходе генератора 1 высокой частоты и последовательно соединенного с ним инвертора 25 имеем колебания Б, = Б" Япи С;ц = Б, Бз.п(180 +иЕ)=-Б, Бдпсд е.Эти колебания подаются на первыевходы схем И-НЕ 13 и 14 непосред 3 1 ственно, и на входы схем И-НЕ 15 и 16 через переключатель 29 коммутатора 8. Квадратурный генератор 2 вырабатывает син"оидальные колебания П и 114 с частотой й ( й сс ю)и относиотельным сдвигом фаз на 90которые описываются выражениями П, Созе ;П,= П Б 1 пй.1 О 233075 4ются на усилители 5 и 6 мощности идалее на излучающую систему 7.Выражения для мгновенных значениймагнитных моментов диполей можно записать В ВидеЭти колебания. подаются на первые входы балансиых модуляторов 3 и 4 и на входы компараторов 9 и 10 напряжения. Компараторы напряжения 9 и 10 вырабатывают прямоугольные импуль-15сы, сигналы О иП 6, длительность ,которых определяется временем действия положительных полуволн синусоидальных сигналовП и П+, и которые подаются через переключатели 28 и 3020 коммутатора 8 соответственно на вторые входы схем И-НЕ 13 и 16, а через инверторы 11 и 12 (сигналы П и П, ) и контакты переключателей 28 и 3025 коммутатора 8 - на вторые входы схем И-НЕ 14 и 15. С выходов схем И-НЕ 13 и 14 сигналы через инверторы 17 и 18 подаются на входы схемы ИЛИ 21 и да - лее через полосовый фильтр 23 на второй вход балансного модулятора 3. Аналогично с выходов схем И-НЕ 15 и 16 сигналы подаются через инверторы 19 и 20, схему ИЛИ 22 и полосовой фильтр 24 на второй вход балансного модулятора 4. 35При положениях переключателей 28- 30 коммутатора 8 в соответствии с фиг.1 на выходе полосовых фильтров за время действия одного периода напряжейия квадратурного генератора имеем 40 сигналы, которые описываются выражениямиРЛ 0: Бпюпри й=(О- -- )Лл ЗТ 45 -ц Бз.п прпри й =( ----- ) Л 2 2Зфй П Бдпяпри й =( --- 2 н); Л 2-ТЗ Бдп сд при д =(л - 2 Я),Балансный модулятор 3 производит перемножение сигналов П и Пз, а балансный модулятор 4 - сигналов П, и Пю. С выходов балансных модуляторов 3 и 4 модулированные колебания подаГМО 6 пса зрй 1 при й (О -М 5 Ы бЛЫ ПИ Й 1 = Рр -Ь)П. где М = лрБ" 1 и 1 ------о о о Э ро - действующее значение магнитного момента диполей; 1 Р - число витков диполя; Б - площадь одного витка диполя; 1 - действующее значение тока Одиполя; П - амплитуда колебаний высокой рчастоты;ш - коэффициент модуляции.Результирующее поле излучающей системы пропорционально результирующему магнитному моменту ш = ш + ш г г 1фТак, например, в первой четвертипериода напряжения квадратурного генератора 2 имеем ш,= М Бхп ысоз а ; ш = МБ 2 пыБ 1 пй П=, ( )=Мо П , т.е, амплитуда результирующего поля не зависит от частоты модулирующего сигнала с частотой Я.Угол между направлением начала отсчета (например, оси Х, по которой ориентирован диполь с магнитным моментом ш) и результирующим вектором излучаемого поля можно определить из соотношенияРП Мо ЗП ллр л соЗ й 1 Пр ф агс со 5 - ф агс со 5 =ЫЛ М, б 1 50 В первой четверти периодаш ша Соз ц = --- положителен, Бдпд= -- ш положителен и результирующий вектор излучаемого поля поворачивается вЦ первом квадранте от д = 0 до Чр=2Рассматривая аналогичную работу устройства во второй, третьей и четвертой четвертях периода напряжения квадратурного генератора 2 получаем полный поворот вектора результирую- . щего поля против часовой стрелки за один период действия напряжения квадратурного генератора 2, т.е. вектор вращается вокруг общей оси излучающей 1 О системы 7 с частотой й .При нажатии переключателя 29 коммутатора 8 происходит смена фазы на 180 сигнала высокой частоты на первых входах схем И - НЕ 15 и 1 б.15Результирующий вектор вращается по часовой стрелке с частотой й .При нажатии переключателя 28 коммутатора 8 вторые входы схем И-НЕ 13 и 14 подключаются к разнополярным шинам источника 27 питания, т.е. осуществляется подача логического "0" и логической "1". В результате одна иэ схем И-НЕ 13 или 14 запирается, и на выходе полосового Фильтра 23 сигнал 25 высокой частоты генератора 1 не меоняет фазу иа 180 в моменты смены полярности модулирующего сигнала УАналогично при нажатии переключателя 30 коммутатора 8 на выходе Фильтра 24 сигнал высокой частотыо генератора 1 не меняет фазу на 180 в Моменты смены полярности модулирующего сигнала.. Таким образом, предлагаемое генераторное устройство может обеспечивать четыре режима работы; сканирование вектора излучаемого электромагнитного поля по кругу часовой стрелки, сканирование по кругу против часовой стелки сканирование в секторе с угролом 1.80 и сканирование в секторе соуглом 90Датчик 26 угла поворота вектора излучаемого электромагнитного поля путем преобразования сигналов, поступающих с квадратурного генератора 2 выдает сигнал, пропорциональный положению вектора поля в пространстве.6Предлагаемое генераторное устройство для геоэлектроразведки.позволяет вести избирательный поиск, наприа омер, с углом 90 и 180 за счет обес - печения сканирования. вектора излучаемого поля в заданном секторе. Благода 55 ря сканированию вектора излучаемого поля в заданном секторе обеспечивается воэможность определения геометрических параметров залегания локальных и протяженных объектов при однократном пересечении исследуемойКроме того, предлагаемое устройство позволяет обеспечить смену направления вращения вектора излучаемого электромагнитного поля и тем самым обеспечить смену направления воздействия излучаемого поля, что позволяет повысить точность определения пространственного распределения удель. ного соПротивления пород, вследствие возможности учитывать естественную поляризацию массива. Генераторное устройство позволяет производить поисковые работы при наличии домех от металлических масс, например, от подвижной платформы при проведении геофизических измерений в составе подвижной механизированной колонны.Формула изобретенияГенераторное устройство для геоэлектроразведки, содержащее генератор высокой частоты, квадратурный генератор, балансные модуляторы, выходы которых через усилители мощности подключены к излучающей системе, а выходы квадратурного генератора подключены к первым входам балансных моцуляторов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения Функциональнык возможностей устройства эа счет ооеспечения смены направления вращения и сканирования в заданном секторе вектора излучаемого электромагнитного поля, устройство дополнительно содержит первый и второй компараторы, инверторы, коммутатор, схемы И-НЕ, схемы ИЛИ, полосовые Фильтры, датчик угла поворота вектора излучаемого поля, причем выход генератора высокой частоты и выход последовательно соединенного с ним первого инвертора подключены непосредственно к первым входам соответственно первой и второй схем И-НЕ и через коммутатор к первым входам третьей и четвертой схем И-НЕ, вторые входы первой и второй схем И-НЕ через коммутатор подсоединены к выходам первого компаратора и последовательно соединенного с ним второго инвертора или к разнополярным шинам источника питания, вторые входы треО турного генератора. тьей и четвертой схем И-НЕ через коммутатор подсоединены к выходам второго компарато, а и последовательно соединенного с ним третьего инвертораили к разнополярным шинам источникапитания, выходы первой и второй схемИ-НГ через четвертый и пятый инверторы подсоединены к входам первойсхемы ИЛИ, а выходы третьей и четвертой схем И-НЕ через шестой и седьи ц инверторы подсоединены к входаМвторой схемы ИЛИ, выходы первой ивторой схем ИЛИ через полосовые фильтры подсоединены к вторым входам соответственно первого и второго балансных модуляторов, а входы первогои второго компараторов и входы датчика угла поворота вектора излучаемогополя подсоединены к выходам квадра"65/ч Подписноекомитета СССРи открытийушская наб д. ч кое предприятие, г,уж-полиграфи 1 роизнодсгвеп Тираж 728 ВНИИПИ Государственногопо делам изобретени 1 л 113035, Москва, Ж, 1 а и 1 П 111 е к 1 на я ч