Измерительное устройство для геоэлектроразведки

(22) Заявлено 22.01.76(21) 2 с присоединением заявки М 1 Ч 3/1 Государственный к СССР ио делам изобретений н открытий)изобретения Государственный геофизический трест Татнефтегеофизика Министерства нефтяной промышленности) ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛ ГЕОЭЛЕ КГРОРАЗВЕДКИто ра бу ча ют определить лишь интегр рактеристики, чего обычно точно.Известны также устройс электроразведки содержащи ную и приемную установки, генераторная установка вкл ва длягенераторпричемючает исла цикл достато слишком Изобретение относится к области геофизической разведки, в частности, к устройствам для электроразведки и моделирования ее различных методов.Известны устройства для электро- разведки, например, по методу переходных процессов, содержащие генера,торную установку и приемную установку, которая включает приемный контур или диполь, измерительный усилитель, стробирукйий каскад, импульсный усилитель, интегратор и регистратор в которых, с целью подавления гармонических помех, принятый сигнал интегрируется в интервалах времени, точно равных или кратных периоду помехи 11).Устройства этого типа обеспечивают весьма глубокое подавление гармони"о ческой помехи, но позволяют изучатьлишь весьма низкочастотные процессы, а для более высокочастотных позволя-альные ха- недостачник постоянного тока со схемой уп"вления и контур (или диполь) воэждения, а приемная установка вклюет приемный контур (или диполь) усилитель, схему стробирования, основной усилитель или преобразователь, аналог-код, аналоговый или цифровой накопитель (сумматор), регистратор и управляющий генератор, расположенный либо в приемной, либо в генераторной установке и управяющий непосредственно или через канал с 5 йзи коммутатором генераторной ус" тановки и времязадающей схемой приемной установки, которая открывает стробирующую схему и включает накопитель на время одного цикла измерения. Рбщее время измерений задается специальной времяэадающей схемой или счетчиком числа циклов измерений, ко- торые,управляют схемой совпадений, распаложенной на выходе управляющего генератора, Управляющий генератор язляется автономным 2.Такие устройства обеспечивают сум- мирование результатов заданного чисов измерений, что позволяетчно эффективно подавлять неинтенсивные нерегулярныепомехи. Однако, подобные устройства не эффективны в условиях интенсивных гармонических помех, превосходящих полезный сигнал в 10-100 и более раз, так как требуемое число циклов Оказывается очень большим (сотни и десятки тысяч) даже при благоприятных соотношениях частот управляющего генератора и помехи, что приводит к недопустимому возрастанию времени измерений.Использование частотных фильтров невозможно в случае взаимного перекрытия спектров помехи и полезного сигнала, а использование схем компенсации требует решения весьма трудной задачи выделения чистого напряжения помехи, не искаженного по-, лезным сигналом и точно соответствующего напряжению помехи, действукцему на входе измерительного тракта во время самого измерения, т.е, в присутствии полезного сигнала, точного) поддержания необходимой амплитуды и фазы компенсирующего напряжения иЮТ ед в 15 20 25 Цель предлагаемого изобретения -подавление стационарных гармонических помех.Для этого в устройство между .выходом предварительного усилителя и входом генератора управляющих импульсов,включен фильтр, а между входом схемысовпадений и генератором управляющихимпульсов установлен триггер, счетнымивход которого соединен с выходом 35схемы совпадения, вход установки во- с выходом генератора одиночныхимпульсов, а прямой и инверсныевходы - с управляющими входами генератора управляющихимпульсов, кроме 40того, прямой выход триггера соединенс управляющим входом счетчика числапар циклов измерений. При этом генератор управляющих импульсов включает,последовательно соединенные усилителограничитель и дифференцирующий кас-Мад, выход которого нагружен двумяпротивоположно включенными диодами,один из которых подключен к прямомувходу одного усилителя-формирователя,а другой - к инвертйрующему входувторого усилителя-формирователя, выходы последних соответственносоедине.йы со входами двух, схем совпадений,вторые входы которых - с прямым иинверсным выходами триггера, а выходы,55схем совпадений - с входами схемы=ИЛИ,Эти узлй и,связи обеспечиваютвыделенййпомехи и поочередную синхро 60 :йиэацию отдельных циклов измерений с положительными и отрицательными полупе риодайи поме 1 и, с последующим их сум-" мйрованием, и автоматическое выполнение четного числа циклов измерений, 65 На фиг, 1 изображена блок-схема 1предлагаемого устройства; на фиг. 2 изображена блок-схема генератора управляющих импульсов, обеспечивающдго синхронизацйю циклов измерений с положительным и отрицательным полупериодами помехи; на фиг, 3 - диаграммы, поясняющие действие устройства.Измерительное устройство содержит приемный датчик 1, предварительный усилитель 2, стробирующую схему 3, аналого-цифровой преобразователь со всеми вспомогательными элементами(тактовый генератор, схемы стробирования и фиксации и т.п.),.цифровой йако- питель 5, представляющий собой суммирующее оперативное запоминающее устройство со всеми вспомогательными элементами (схемами адресации, записи считывания и т.д,) , регистратор б, фильтр 7, настроенный на частоту первой гармоники помехи, генератор 8 управляющих импульсов, схему 9 совпаде- ний, одновибратор 10, задающий длительность цикла измерения, триггер 11, счетчик 12 числа пар циклов измерений с регулируемым коэффициентом пересчета, генератор. 13 одиночных импульсов с ручным управлением, передающее устройство 14 канала связи, с генераторной установкой (на чертеже не приводится), Генератор управляющих импульсов содержит симметричный ограни-. читель 15, дифференцирующий каскад 1 б, диоды 17 и 18, разделяющие импульсы по полярности,усилители-.формирователи 19 и 20 с прямым и инвертирующим входами соответственно, схемы 21 и 22 совпадений и схему ИЛИ 23. Соединены основные узлы установки следующим образом: приемный контур 1, измерительный усилитель 2, стробирующая схема 3, аналого-цифровой преобразователь 4, цифровой накопитель 5 и регистратор б, составляющие тракт регистрации, соединены последовательно, Вход полосового фильтра 7 соедийен с выходом измерительного усилителя 2, Соединен с входом генератора 8 управляющих импульсов, а его выход с первым входом схемы 9 совпадения-.е, выход которой соединен с входом одновибратора 10, счетным входом триггера 11 и входом передающего устройства 14; прямой выход одновибратора 10 соединен с вторым входом схемы 9 совпадения, а инвертирующий - с управляющими входами стробирующей схемы 3, аналого-циФрового преобразователя 4 и цифрового накопителя 5. Выход триггера 11 соединен с входом счетчика 12, и выход последнего - с третьим входом схемы 9 совпадения. Входы устаноВки цифрового накопителя 5, триггера 11 и счетчика 12 соединены с выходом генератора 13 одиночныхимпульсов 13. Полосовой фильтр соединен с выходом, предварительного,усилителя 2 и. входом генератора 8 управляющих импульсоэ, на входе которого . установлен симметричный усилитель-ограничитель 15, нагруженного входом дифференцирующего каскада 16, выход которого .через диоды 17 и 18, включенные в разной полярности, соединен с входами усилителей-Формирователей19 и 20 . Выходы усилителей-формирователей 19 и 20 соединены соответственно с первыми входами схем совпадения21 и 22, выходы которых объединены схемой ИЛИ 23, а вторые входы схем21 и 22 совпадения соединены соответственно с прямым и инвертирующимэыходамц тРиггеРа 11,выход схемы ИЛИ23 является выходом генератора 8.Диаграммы, поясняющие работы устройства (фиг. 3), соответствуют на- пряжениям в следующих точках: 24 - на выходе генератора 13 одиночных импульсов, 25 - на выходе (прямом) 20 триггера 11; 26 - на выходе счетчика12; 27 - на выходе приемного датчика 1 (условно, без учета полезного сигнала) 28 - на выходе ограничителя15, 29 - на выходе дифференцирующего 25 каскада 16, 30 - на выходе схемы 21 совпадения 31 - на выходе схемы 22 совпадения 1 32 - на выходе схемы 9 совпадения, 33 - на инвертирующем выходе одновибратора 10; 34 - ток в 30 датчике возбуждения генераторной установки 35 - на выходе приемного датчика 1 (суммарное напряжение сигналаи помехи) 37 - на выходе цифрового накопителя 5 (условно преобра зовано в аналоговую кривую). При составлении диаграмм принято, чтосрабатывание всех импульсных схем происходит от заднего (отрицательного) фронта входных импульсов, 40Предлагаемое устройство работаетследующим образом. Перед началом измерений коэффициент пересчета счетчика 12 устанавливается равным половине желаемого коэффициента накопления 45(т.е равным числу пар циклов измерения); вручную включается генератор13 одиночных импульсов, импульс, выработанный которым (диаграмма 24) приводит в О состояние цифровой накопитель 5, триггер 11(диаграмма 25) и счетчик 12 (диаграмма 26),. В результате этого схема 9 совпадения оказывается открытой по третьему входу высоким потенциалом с выхода счетчика 12 (по второму входу она открыта высоким потенциалом с прямого выхода одновибратора 10, находящегосяв стабильном состояйии), напряжение помехи (диаграмма 27) с выхода при- емного контура 1,. усиленное измери тельным усилителем 2 и отфильтрованное от нерегулярных шумов фильтром 7 ограничивается ограничителем 15 (диаграмма 28) и после дифференцирования дифференцирующим каскадом 16 65(диаграмма 29), разделения - диодамй 17 и 18, усиления и формирования усилителями-формирователями 19 и 20, поступает на первые входы схем 21 и 22 совпадения, первая из которых открыта по второму входу высоким потенциалом с прямого выхода триггера 11, а вторая закрыта низким потенциалом с его инвертирующего выхода.ла выходе схемы 21 совпадения (диаграмма 30) появляется импульс соотУветствующий началу положительного полупериода помехи, который через схему ИЛИ 23 поступает на первый вход схемы 9 совпадения, которая открыта по второму и третьему входам. С выхода схемы 9 совпадения (диаграмма 31) импульс, соответствующий началу положительного полупериода помехи, поступает на выход передающего устройства 14 канала связи, вход одновибратора 10 и счетный вход триггера 11, В результате этого в датчике воэ,бужденйя генераторйой установки возникнет импульс тока (диаграмма 34), одновибратор 10 переходит в неустойчивое состояние и при этом закрывает схему 9 совпадения по второму входу, открывает стробирующую схему 3 и включает аналого-цифровой преобразователь 4 и цифровой накопитель 5, триггер 11 перебрасывается в состояние 1, закрывая схему 21 совпадения и открывая схему 22 совпадения. В течение интервала времени А -Б, определяемого длительного импульса, на инверсном выходе одновибратора 10(диаграмма 33) происходит регистрация в цифровом накопителе 5 напряжения, снимаемого с приемного датчика 1 (диаграмма 36), являющегося суммой напряжений помехи (диаграмма 27) и полезно,го сигнала (диаграмма 35). После оконт чания регистрации одновибратор 10 переходит вновь в стабильное состояние и открывает схему 9 совпадения по второму входу, в результате чего импульсы с выхода схемы 22 совпадения, соответствующие началу отрицательНых полупериодов помехи, проходят на выход схемы 9 совпадения, и далее все происходит как и в первом цикле измерений, за исключением того, что переход триггера 11 на 1 состояния в 10 вызывает изменение состояния счетчика 12 на 1, и схема 22 совпадения оказывается закрытой, а схе" ма 21 совпадения снова открывается.В течение второго цикла измерения А -В значение суммарного напряже" нйя помехи и полезного сигнала по-, ступают в накопитель 5 и суммиру- ются там с зарегистрированными в первом цикле. После окончания втоРого цикла с поступлением на вход схе- мы 9 совпадения следующего импуль" са, соответствующего началу положительного полупериода помехи с выхо702334 Источники информации,принятые -но внимание при экспертизе1. Авт"орбко 4 свидетельство СССР9 155886, кл, 0 01 Ч 3/10, 1961.2.Авторское свидетельство СССР9 343239, кл, 6 01 Ч 3/10, 1972. Формула изобретения 1. Измерительное устройство для . 55геоэлектроразведки, содержащее после- атД ватеюьно соединенные приемный даоо-,. чйк, предварительный усилитель, стр -,да схемы 21 совпадения, все повторя- бирующую схему, аналого-цифровой прертсяаналогично первому циклу, и про образователь, цифровой накопитель,исходит третийцикл регистрации регистратор, а также генератор управА 9-Б 3, затем четвертый А 4-Б и т,д. ляющих импульсов, подключенный черездо тех пор, пока на выходе счетчика схему совпадений к оконечному узлуне появится низкий потенциал, кото канала связи с генераторной установрый закроет схему 9 совпадения по кой и одновибратору, один выход кото-,третьему входу (на наших дййГраммах - рого, присоединен ко входам стробируюпосле начала четвертого цикла), что щей схемыю аналого-циФрового преобпроизойдет после выполнения задан- разователя и цифрового накопителя,ного четного числа циклов регистрации 0 .а другой - ко входу схемы совпадейричем йечетные циклы синхронизируют- Ъия и генератор одиночных импульсяс началом полбжительного полу- . сов со счетчиком числа циклов иэпериода помехи, а четнйе - с началоМ мерений, причем выход генератораотрицательного. Суммарные значения одиночных импульсов нагружен насигнала, записанные в накопителе 5, упранляющий вход счетчика числазатем выводятся на регистратор б либо циклов измерений и управляющий входнепосредственнойцифровом,ниде .(как цифрового накопителя, а выход счетчи 1.ерия дискретныхотчетов амплитуды),ка числа циклов измерений соединенлибо в виде аналоговой кривой,"полу- " стретьим входом схемы совпадений,чаемой с помощью преобразователя О т л и ч а ю щ е е с тем, что, сс якод-аналог, входящего в состав регист:целью подавления стационарных гармони 1 ческих помех, в устройство между ныПоскольку при:уммировании каждой".содом предварительного усилителя ипары измерений помеха насодится в про- нхбдом генератора управляющих импультивофазе, то эти% обеспечивается глу- Ьов включен фильтр, а между входомбокбе "подавление всех нечетных (вклю схемы совйадений и генератором управчая первую) гармоник помехи, асумми- ляющих импульсов установлен триггер,""ние нескольких пар измерений до- счетный вход которого соединен с вы"рова е несполнительно обеспечивает подавление ходом схемы совпадения, вход ус ат нов"ных помех. Четные гармоники Ки в0- с выходом генераторапомехи ослабляются н два раза, Так 30 одиночных импульсов, а прямой и инКак реальные помехи впомехи (в оснойном про- версный выходы - с управляющими вхоМыщл й частоты) как правил 6; ха- дами генератора управляющих импульрактеризуются симметричной Формой сов, кроме того, прямой вых д ро т игй овень четныхгар- гера соединей с управляющим входомниймоник), то устройство о еспечивает . З 5,й тво обеспечиваетЗ 5,начетчика числа пар циклон иэмеренивоэможность регистрации полезного сиг. Устройство по п.1, о т л и ч а-,нала н условиях, когда оях когда он в 10100 раэ Ь щ е е с я тем, что генератор упслабее стационарно гар ой г рмоническойравляющих импульсов включает послепомехи, при неб.ольшом числеом числе циклов Ьойательно соединенные усилитель-ограничитель и дифференцирующий каскад,накапливания, 40Ильзование предлагаемого уст- вйход которого нагружен двумя протисйол зоо инройства осо енно эй б но эффектийно" в"случа-ноположно включенными диодами, дях,-когда спектр помехи ип мехи и полезного из которых подключен к прямому входусйгйала "частично или полностью сов- одного усилителя-Формирователя, аподают ц когда использонание обычных, другой- к инвертирующему входу вто 45 .устройств с накоплением малоэффектив- рого усилителя-формирователя, выходыно 1 о а использбвание режекторных последних сооТветственно соединенысфильтров невозможно. Использованиесо входами двух схем совпадений, втопре,цлагаецл гаемого устройства обеспечивает.рые входы которых - с прямым и ин-т льную (в 10 и более раз) эко- . версным выходами триггера, а выходы50номпб времени на проведение замеров схем совпадений - с входами схемыИЛИ.7023 34 гв оставитель Л. Воскоехред О,Андрейко к Ю. Макар орре 5 7 4 одписное ент гнал ППП П г. Ужгород ктор Б; Павлов 8 /4 Т ПНЙИПИ Госудпо делам 11.3 0 35, Москва аж 688рственного кзобретенийЖ,Раушск тета ткры наб.