Устройство для моделирования нестационарных электромагнитных полей

(51) 5 ТЕН К АВТО О 3 ъ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР САНИЕ ИЗОБ МУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетельство СССРМ 940108, кл. 8 01 Ч 13/02, 1982.Авторское свидетельство СССРМ 1408404, кл, 6 01 Ч 3/00, 1988,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯНЕСТАЦИОНАРНЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙф 7) Изобретение относится к геофизике, аболее конкретно к технике физического моделирования электродинамических процессовна электролитических моделях геоэлектрических разрезов. Цель изобретения - повышениеточности и производительности измерений.Указанная цель достигается тем, что устройство для моделирования нестационарныхэлектромагнитных полей содержит модель,подобную электрически и геометрически исследуемому объекту, электролитическуюванну, задающий генератор, первый и второй выходы которого подключены к входукоммутации и входу синхронизации генераторного зонда, приемный зонд, выход которого соединен с измерительным входом Изобретение относится к геофизике, а боконкретно к технике физического моделиания электродинамических процессов на синхронного детектора, выход которого соединен с входом регистратора, блок управления в виде ЭВМ, интерфейс параллельного обмена, дополнительный интерфейс, блок выбора задержек, генератор стробирующих., импульсов, измеритель временных интервалов, блок координатной системы, контроллер, Задающий генератор состоит из формирователя импульсов, формирователя тактовых импульсов, схемы задержки тактовых импульсов, усилителя мощности. Контроллер содержит схему управления движением каретки, схему коррекции местоположения каретки, блок токовых ключей, схему блокировки останова каретки, схему сброса движения каретки, схему определения "Начало-конец" пофиля, схему задержки сброса, блок счета и индикации пикетов. Дополнительный интерфейс включает блок канальных приемопередатчиков, регистр команд, регистр состояний, регистр данных, дешифратор ввода, дешифратор вывода, регистр адреса, дешифратор адреса, Блок координатной системы состоит из каретки, приемноо зонда, генераторного зонда, детектора положения каретки, привода каретки, платформы, датчика "Начало-конец"профиля.Изобретение позволяет повысить точность и производительность благодаря обеспечению автоматического выбора начального времени становления поля путем сравнения экспериментальной кривой становления с расчетной и использованию автономных режимов профилирования, зондирования, а также совмещенного режима. 5 з,п. ф-лы, 1 ил. лектролитических моделях геоэлектричких разрезов.Цель изобретения - повышение точнти и производительности измерений, 1689904На чертеже представлена блок-схемаустройства.Устройство содержит задающий генератор 1, измеритель 2 временных интервалов, блок 3 выбора задержек, генератор 4стробирующих импульсов, синхронный детектор 5, регистратор 6, дополнительный интерфейс 7, блок 8 управления, контроллер 9,блок 10 координатной системы, интерфейс11 параллельного обмена,Задающий генератор 1 содержит формирователь 12 импульсов, формирователь13 тактовых импульсов, схему 14 задержкитактовых импульсов, усилитель 15 мощности. Блок выбора 3 задержек содержит схему 16 управления блоком выбора задержек,схему 17 индикации "мкс х 1", схему 18 индикации "мкс х 0,1", схему 19 индикации"Начало-конец" профиля, схему 45 задержкисброса, блок 46 счета и индикации пикетов.Блок 10 координатной системы состоитиз каретки 47, приемного зонда 48, генераторного зонда 49, детектора 50 положениякаретки, привода 51 каретки, датчики 52"Начало-конец" профиля, Блок 8 управления выполнен на базе ЗВМ, содержит канал53 блока управления, Устройство содержиттакже электролитическую ванну 54, модель55, подобную геометрически и электрическиисследуемому объекту, платформу 56 с размещенными на ней узлами блока 10 координатной системы,Устройство работает следующим образом.Напряжение, вызванное становлениемполя, подается на приемный зонд 48, где происходит стробирование сигнала синхроимпульсом с периодом Тн= 0,1 мкс, приходящимс генератора 4 стробирующих импульсов.Отсчет времени задержки стробирующегоимпульса ведется от переднего фронта то 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 кового импульса измерителем 2 временных интервалов. Для определения момента времени, с которого начинается процесс становления поля, - начального времени при нулевом коде задержки, установленном блоком 8 управления, с помощью генератора 4 стробирующих импульсов путем плавной подстройки задержки строб-импульса определяется момент появления сигнала со, Последовательно увеличивая задержку стробирующего импульса относительно то, получают кривую становления поля над горизонтально-слоистой моделью,Затем осуществляется автоматический выбор начального времени 1 нач становления поля путем коррекции времени Ъ из сравнения экспериментальной кривой становления с кривой, рассчитанной для данной горизонтально-слоистой модели, Коррекция времени нач необходима, поскольку передний или задний фронт токового импульса имеет конечную длительность, а также поскольку ткач зависит от конструкции генераторного и приемного диполей, длиньгкоаксиальных линий связи, эппаратурных задержек импульсов синхронизации,Время 1 стан от момента начала становления поля до момента появления строб-импульса определяется по формулетстан=тстроб-Снач,ГДЕ тстроб - ВЕЛИЧИНа, ОтСЧИтЫВаЕМаЯ С тОЧ- ностью +0,005 мкс.После выбора тнач работа устройства может быть осуществлена е одном из трех автоматических (или автономных) режимах; совмещенный, профилирование, зондирование,При профилировании блоком 8 управления устанавливается первое время задержки 11, и при данном фиксированном времени задержки осуществляются измерения по профилю с остановками на каждом пикете, после чего устанавливается следующее время задержки с 2,.ль и цикл повторяется.При зондировании блоком 8 управления зонды устанавливаются на заданный пикет и снимается кривая становления поля на всех заданных блоком управления временах задержки 1 ъЪ. При совмещенном режиме, последовательно останавливаясь на каждом пикете, снимается кривая становления поля на всех временах 1 ъ,льВ процессе работы устройства задающий генератор 1 вырабатывает две серии импульсов (25 и 12,5 Гц), синхронных с частотой питающей сети 50 Гц. Сигналы частотой 12,5 Гц с формирователя 12 импульсов через усилитель 15 мощности поступают на вход коммутации генераторного зонда 49, а на вход синхронизации зонда - сигналы счастотой 25 Гц, длительностью 14 мкс с задержкой 2 мкс с выхода схемы 14,Сигналы частотой 25 Гц, длительностью14 мкс с формирователя 13 тактовых импульсов поступают на вход запуска измерителя 2 временных интервалов и вход схемы14 задержки тактовых импульсов. На входной регистр 29 поступает код задержки вдвоична-десятичном виде с устройства 8 управления через интерфейс 11 параллельного обмена и записывается в этом регистре,С выхода входного регистра 29 код задержки через схемы 17-19 индикации поступаетна адресные входы мультиплексоров 24, 26и 27. Тактовый импульс частотой 25 Гц, длительностью 14 мкс, равный по длительноститоковому импульсу, поступающему с задающего генератора 1 на вход управления схемы 16 управления, последовательнозадерживается линиями 22-24 задержки в, диапазонах 0-9; 0-0,9; 0-0,09 мкс соответственно.На выходе формирователя 28 синхроимпульсов формируется импульс, переднийфронт которого задержан относительно переднего или заднего фронта токового импульса на величинуЛ 1=81 х 1+й 2 х 0,1+Из х 0,01где Й 1 - задержка, определяемая мультиплексором 25;М 2 - задержка, определяемая мультиплексором 26;Йз - задержка, определяемая мультиплексором 27, аПосигналу "Вывод" устройства 8 управления код задержки записывается в 12-разрядном входном регистре 29 кода задержки.Аналогично происходит задержка перепаданапряжения с шагом 0,1 и 0,01 мкс. Сформированный импульс синхронизации задерживается относительно заднего фронтатактового импульса.С.выхода формирователя 28 синхроимпульсов задержанный импульс поступает навход внешнего запуска генератора 4 стробирующих импульсов, с выходов которогостроб-импульсы синхронизации поступаютна вход сброса счета измерителя 2 временных интервалов, приемный зонд 48 и входсинхронизации синхронного детектора 5.С приходом на измеритель 2 временныхинтервалов строб-импульса с генератора 4стробирующих импульсов измеритель 2 заканчивает отсчет интервала времени. С выхода измерителя 2 значение интервалавремени в цифровом виде поступает подуправлением схемы 20 на выходной регистр 21,где запоминается в соответствии с программой управления через интерфейс 11 передается в блок 8 управления, В режиме работыпо заднему фронту тактового импульса на55 . ратора, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения точности и производительности измерений, содержит блок выбора задержек, генератор стробирующих импульсов, измеритель временных интервалов, блок ко 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 схему 14 задержки с формирователя 13 приходит тактовый импульс, с формирователя 12 импульсов через усилитель 15 мощности на вход коммутации генераторного зонда 49 поступают импульсы, а на вход синхронизации генераторного зонда 49 - тактовые импульсы, задержанные на 2 мкс,По переднему фронту тактового импульса измеритель временных интервалов начинает счет, Блок 3 выбора задержек, задерживает задний фронт тактового импульса на заданную величину задержки тз. По переднему фронту задержанного импульса запускается генератор 4 стробирующих импульсов, имеющий плавно регулируемую задержку строба в диапазоне Л 1. По переднему фронту строба прекращается счет интервала времени в измерителе 2,Строб-импульс сдвинут относительно заднего фронта тактового импульса на величину 1=тз+т 1, Изменением положения строба в диапазоне й осуществляется компенсация задержки. 2 мкс токового импульса и начального положения строба 11, тем самым строб выводится на задний фронт токового импульса.С выхода синхронного детектора 5, на сигнальный вход которого поступают сигналы с приемного зонда 48, постоянное напряжение, пропорциональное амплитуде принимаемого сигнала, поступает на регистратор 6, с выхода которого. сигнал в цифровом виде через дополнительный интерфейс 7 поступает в блок 8 управления,С выхода блока 8 управления через дополнительный интерфейс 7 на командный вход контроллера 9 поступают команды управления движением каретки 47. С выхода состояний контроллера через дополнительный интерфейс 7 и блок 8 управления поступает информация о состоянии блока 10 координатной системы.Формула изобретения 1. Устройство для моделирования нестационарных электромагнитных полей, содержащее модель, подобную геометрически и электрически исследуемому обьекту, злектролитическую ванну, задающий генератор, первый и второй выходы которого подключены к входу коммутации и входу синхронизации генераторного зонда, приемный зонд, выход которого соединен с измерительным входом синхронного детектора, выход которого соединен с входом регист 16899045 10 15 20 25 30 35 40 50 55 ординатной системы, контроллер, блок управления, интерфейс параллельного обмена и дополнительный интерфейс, при этом первый выход блока управления соединен с канальным входом дополнительного интерфейса, выход которого подключен к командному входу контроллера, установочный вход которого соединен с установочным выходом блока координатной системы, а вход ограничения контроллера соединен с выходом оганичения блока координатной системы, выход состояний контроллера подключен к первому информационному входу дополнительного интерфейса, а токовый выход контроллера подключен к входу управления движением блока координатной системы, выход регистратора подключен к второму информационному входу дополнительного интерфейса, вход синхронизации синхронного детектора соединен с первым выходом генератора стробирующих импульсов, второй выход которого подключен к входу приемного зонда, выход формирования тактовых импульсов задающего генератора соединен с управляющим входом блока выбора задержек и с входом запуска измерителя временных интервалов, выход кода интервала времени которого соединен с первым информационным входом блока выбора задержек, выход "Конец преобразования" измерителя временных интервалов соединен с входом "Запись-считывание" блока выбора задержек, второй информационный вход блока выбора задеожек соединен с первым выходом интерфейса параллельного обмена, второй выход которого соединен с канальным входом блока выбора задержек, информационный выход которого подключен к первому входу интерфейса параллельного обмена,второй вход которого подключен к второму входу блока управления, выход синхронизации блока выбора задержек соединен с входом внешнего запуска генератора стробирующих импульсов, третий выход которого подсоединен к входу сброса счета измерителя временных интервалов.2. Устройство по и, 1, отл и ч а ю ще ес я тем, что задающий генератор состоит из формирователя импульсов, формирователя тактовых импульсов, схемы задержки тактовых импульсов и усилителя мощности, при этом первый выход формирователя импульсов соединен с входом усилителя мощности, а второй выход - с входом формирователя тактовых импульсов, выход которого соединен с входом схемы задержки тактового импульса и является выходом формирования тактовых импульсов задающего генератора.3. Устройство по пп.1 и 2, отл и ч а ющ е е с я тем, что контроллер состоит из схемы управления движением каретки, схемы коррекции местоположения каретки, блока токовых ключей, схемы блокировки останова каретки, схемы сброса движения каретки, схемы определения "Начало-конец" профиля, схемы задержки сброса, блока счета и индикации пикетов, при этом выход состояния схемы управления движением каретки соединен с входами запуска блока токовых ключей и схемы задержки сброса, выход которой подключен к входу сброса схемы сброса движения каретки, выход сброса которой соединен с первым входом сброса схемы управления движением каретки, второй вход сброса которой подключен к выходу управления схемы определения "Начало-конец" профиля, к счетному входу блока счета и индикации пикетов и к входу сброса схемы блокировки останова каретки, выход состояния которой соединен с управляющими входами схемы сброса движения каретки и схемы задержки сброса, управляющий вход блока счета и индикации пикетов соединен с первым выходом схемы коррекции местоположения каретки, второй выход которой соединен с входом коррекции блока токовых ключей, а вход соединен с управляющим выходом схемы управления движения каретки, при этом командные входы схемы управления движением каретки, схемы блокировки останова каретки, схемы задержки сброса являются командным входом койтроллера, а выходы состояния схемы сброса движения каретки, схемы определения "Начало-конец" профиля, схемы управления движением каретки, схемы блокировок останова каретки являются выходом состояния контроллера, выход блока токовых ключей является токовым выходом контроллера, вход схемы определения "Начало-конец" профиля является входом ограничения контроллера, вход схемы сброса движения каретки является установочным входом контроллера,4. Устройство по пп, 1-3, о т л и ч а ющ е е с я тем, что дополнительный интерфейс содержит блок канальных приемо-передатчиков, регистр команд, регистр состояния, регистр данных, дешифратор ввода, дешифратор вывода, регистр адреса, дешифратор адреса, при этом первый выход блока канальных приемопередатчиков подключен к входу дешифратора адреса, выход которого соединен с входами управления дешифратора ввода и дешифратора вывода, информационные входы которых подключены к выходу регистра адреса, вход которого подключен к второму выходу блока канальных приемо- передатчиков, третий выход которого подключен к информационному входу регистра15 25 регистра кода задержки подключен к первым входам схем индикации "мкс х 1", "мкс 30 40 45 команд, вход синхронизации которого соединен с выходом дешифратора вывода, выход девифратора ввода соединен с входами синхронизации регистра состояний и регистра данных, выходы которых подключены соответственно с первым и вторым входами блока канальных приемопередатчиков, тре-. тий вход канальных приемопередатчиков является канальным входом дополнительного интерфейса, выход регистра команд является выходом дополнительного интерфейса, информационные входы регистра состояния и регистра данных являются соответственно первым и вторым информационными входами дополнительного интерфейса.5. Устройство по пп. 1-4, о т л и ч а ющ е е с я тем, что блок выбора задержек содержит схему управления блоком выбора задержек, схему индикации "мкс х 1", схему индикации "мкс х 0,1" схему индикации "мкс х 0,01", схему управления "Запись-считывание", выходной регистр линии задержек "мкс х 1", "мкс х 0,1" "мкс х 0,01", мультиплексоры "мкс х 1", "мкс х 0,1" и "мкс х 0,01", формирователь синхроимпульсов, входной регистр кода задержки, схему автономного выбора задержек, при этом выход входного х 0,1" и "мкс х 0,01", к вторым входам которых подключен выход схемы автономного выбора задержек, а выходы схем индикации подключены соответственно к адресным входам мультиплексоров "мкс х 1", "мкс х 0,1" и "мкс х 0,01", информационные входы которых подсоединены соответственно к выходам линий задержек "мкс х 1", "мкс х 0,1" и "мкс х 0,01", при этом первый выход схемы управления блоком выбора задержек соединен с входом линии "задержки "мкс х 1", а выходы мультиплексоров "мкс х 1", "мкс х 0,1". - соответственно с входами линий задержки "мкс х 0,1", "мкс х 0,01", выход мультиплексора "мкс х 0,01" подключен к первому входу схемы управления и к входу 510 синхронизации формирователя синхроимпульсов, к входу сброса которого подключен второй выход схемы управления, третий выход схемы управления соединен с вторым вхо дом схемы управления "Запись-считывание", выход которой подключен к входу синхронизации выходного регистра, а вход синхронизации входното регистра кода задержки подсоединен к четвертому выходу схемы управления блоком выбора задержек, вход схемы управления является управляющим входом бл о ка, выход форм и ровател я синхроил 1- пульсов является выходом синхоониэации блока.б. Устройство по пп, 1-5, о т л и ч а ющ е е с я тем, что блок координатной системы состоит из каретки, приемного зонда, генераторного зонда, детектора положения каретки, привода каретки, платформы, датчика "Начало-конец" профиля, при этом на каретке блока координатной системы закреплены генераторный и приемный зонды, а также детектор положения каретки, которая механически соединена с приводом, жестко закрепленном на платформе блока координатной системы вместе с датчиком "Начало-конец" профиля, информационный вход выходного регистра является первым информационным входом блока, информационный вход входного регистра кода задержки является вторым информационным входом блока выбора задержек, канальные входы схемы управления и схемы управления "Запись-считывание" являются ка альным входом блока, выход выходного регистра является информационным выходом блока выбора задержек, первый вход схемы управления "Запись-считывание" является входом "Запись-считывание" блока, второй выход датчика "Начало-конец" профиля является выходом ограничения блока координатной системы, вход привода каретки явлется входом управления движением блока координатной системы, выход детектора положения каретки является установочным выходом блока коорди,-,этной системы,1689904 Составитель В. Попадькоедактор И. Шулла Техред М.Моргентал Корректо е . енно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 зв Заказ 3812 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открмтиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская йаб., 4(5