Устройство для электроразведки в движении

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК О 9) (И 1 1)4 С 01 Ч 3/16 // // С Об С 7/18 1 ЧЗ/ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ТЕЛЬСТВУ ВТОРСКОМУ ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫ(56) Авторское свидетельство СССР В 911351, кл. С 01 К 19/04, 1980.Авторское, свидетельство СССР У 1057963, кл. С 01 С 7/18, 1983.Авторское свидетельство СССР У 1171817, кл. С 01 Ч 3/Об, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ В ДВИЖЕНИИ(57) Устройство для электроразведки в движении. В изобретении в качестве возбуждающих импульсов используют два разнополярных импульса, разнесенных между собой во времени. Устройство представляет собой многоканальную электроразведочную станцию,в которой достигается повьппение точности обработки импульсных сигналов путем исключения мультипликативныхсоставляющих сигнала, вызванных различного рода дестабилизирующими факторами, возникающими в процессе исследования свойств сред импульсными электромагнитными методами. Устройство содержит распределитель импульсов, сумматор напряжений, блок конденсаторов, три многоканальные комму татора и блок интегрирующих усилителей. Новым является введение в устройство аттенюатора, электронного ключа, двухканального коммутатора и делителя напряжений с соответствующими связями, позволяющих исключить мультипликативную составляющую помехи путем деления измеренных в заданные моменты после выключения питающего поля сигналов на среднее значение сигнала, иэмеречного во время действия питаюЩего поля. 3 ил.1242884 1Изобретение относится к вычислительной и измерительной технике, пред.назначено для обработки случайныхимпульсных сигналов и может использоваться в промысловой геофизике,при аэроэлектроразведке полезных ископаемых, а также при исследованияхскважин методом вызванной поляризации.Цель изобретения - повышение точности измерения сигналов путем ис"ключения мультипликативных помех.На фиг,1 представлена функциональная схема устройства, на фиг.2 -временные диаграммы сигналов, поясняющие работу распределителя и устройства в целом на фиг.3 . распределитель импульсов.Устройство состоит из аттенюатора 1, электронного ключа 2, распре- щделителя 3 импульсов, делителя 4 напряжений, двухканального коммутатора 5, сумматора 6 напряжений блокаконденсаторов, первого И -канального коммутатора 8, второго 1 -канального коммутатора 9, блока 10 интегрирующих усилителей и третьего Ю "канального коммутатора 11. Клемма 12 -информационный, а клемма 13 - синхронизирующий входы устройства. Клем- Зомы 14 и 15 соответственно являютсяпервым и 11 -ым выходами устройства(остальные 11 -2 выходов не показаны).Входы аттенюатора 1 и ключа 2 соединены с клеммой 12, Выходы аттенюа"тора. 1. и делителя 4 соединены с аналоговыми входами коммутатора 5, выходы которого соединены с первым входом сумматора 6. Выход ключа 2 соединен с первым входом делителя 4,к второму входу которого подключенпервый выход 14 устройства. Выходсумматора 6 соединен с объединеннымивходами блока 7 конденсаторов, выходы которого соединены с соответствующими аналоговыми входами коммутаторов 8 и 9. Объединенные выходы коммутатора 8 подключены к шине нулевогопотенциала. Выходы коммутатора 9соединены с входами блока 10 интегрирующих усилителей. К выходам блок10 подключены соответствующие аналоговь 1 е входы коммутатора 1"1, объединенные выходы которого соединены свторым входом сумматора 6. Входы уп 55равления ключа 2 и коммутаторов 5,8,9 и 11 соединены с соответствующими группами выходов распределителя 3 .,вход которого подсоединен к клемме 13." Принцип действия устройства заключается в следующем,После окончания действия возбуждающего импульса тока распределитель3 импульсов вырабатывает на первойи второй группах выходов последовательность строб-импульсов, причемпервый строб-импульс появляется навтором выходе группы, второй - натретьем и т.д. Каждый иэ строб-импульсов задержан относительно предыдущего на заданное время, Количество строб-импульсов обусловленотребуемой степенью дискретизацииинформационного сигнала, спадающегок "нулевому" уровню во времени.Кроме того, строб-импульсы появляются на выходах первой и второйгруппы поочередно, т.е. при положительном значении измеряемого сигнала на входе 12 строб-импульсыпоявляются на выходах первой группы,а при отрицательном - на выходахвторой. Устройство используется вметодах электрораэведки, применяющих в качестве возбуждающих сигналовдвухполярные импульсы разнесенныеодин относительно другого во времени.Для устранения мультипликативнойсоставляющей погрешности измеренияв устройстве производится делениерезультата усредненных значений сиг"нала в заданные моменты времени наусредненное значение сигнала, возникающего во время действия возбуждающего токового импульса. Дляэтого значение указанного сигналастробируется соответствующим строб"импульсом, появляющимся поочереднона первых выходах первой и второйгруппы., Поскольку значение сигнала А, возникающего во. время протекания тока, превышает значение сигнала А(,) в паузе между импульсамитока на один-два порядка, то распределитель 3 вырабатывает на выходахтретьей группы импульсы, с помощьюкоторых сигнал большой амплитуды(в момент действия тока) поступаетна обработку через аттенюатор, а впаузе - непосредственно.,Поскольку мультипликативные составляющие погрешности каждого изуказанных сигналов одинаковы, топри их делении мультиппикативнаяпогрешность сокращается. Кроме того,поскольку указанные сигналы проходят по одному и тому же измерительному тракту то при отношении устра1242884 10 20 30 1 А оа 50 няют также нестабильность последнего.Устройство работает следующим образом.Пусть на вход 12 поступает знакочередующаяся последовательность затухающих (например, экспоненциально) импульсов (фиг.2, поз. 16), а на вход 13 - знакочередующаяся последовательность синхроимпульсов (фиг.2, поз. 17). Импульсы (фиг.2, поз. 16) в интервале времени (Г -Сс С -й 5 и т.д.) представляют собой сигнал, регистрируемый приемным элементом во время протекания 15 тока возбуждения, В реальных условиях значение сигнала Ао на один-два порядка превышает максимальное значение сигнала А в паузе (фиг.2, поз. 16). Позиции 18-35 соответственно отражают форму сигналов в соответствующих точках (фиг.1).При поступлении на вход синхронизации последовательности синхроимпульсов, на втором выходе третьей 25 группы распределителя 3 образуется последовательность импульсов, ука" занная позицией 21 (фиг.1). При воздействии очередного импульса этой последовательности на второй вход управления коммутатора 5 выход аттенюатора 1 через второй открытый канал коммутатора 5 подсоединяется к входу сумматора 6. Одновременно импульс распределителя (на первом выходе первой группы, фиг.2, поз24)35 открывает первые каналы коммутаторов 8 и 11. При этом на второй вход сумматора б через открытый канал коммутатора 11 подается напряжение40 Бо с первого выхода блока 10. Одновременно первый конденсатор блока 7 через открытый канал коммутатора 8 подсоединяется к шине нулевого потенциала. При этом на выходе сумма 45 тора 6 образуется напряжение где Е и 12 - коэффициенты передачинапряжения сумматором 6 по сигнальному (первому) входу и по входуимпульсной обратной связи соответственно,Ао - значение сигнала во времядействия импульса тока,"а - коэффициент ослабления сигнала аттенюатором 1,Напряжение с выхода сумматора 6 подается на объединенные входы блока 7 конденсаторов, и первый конденсатор блока 7 через открытый канал коммутатора 8 заряжается до напряжения БПо окончанию действия импульса укаэанного. позицией 24 (фиг.2) первые каналы коммутаторов 8 и 11 закрываются, и на первом конденсаторе блока 7 емкостью С 1 сохраняется заряд ц = С Б . Под действием импульса длительностью Т ф (фиг.2, поэ, -20), поступающего с выхода распределителя 3, открываются ключ 2 и первый канал коммутатора 5. С выхода делителя 4 через коммутатор 5 на вход сумматора 6 подается напряжение ЧИ)А(С)2 где 1 = сопзЕБокоэффициент пропорциональности.При поступлении на вторые входы управления коммутаторов 8 и 10 строб. импульса (фиг.2, поз. 30) открываются вторые каналы этих коммутаторов и второй конденсатор емкостью С блока 7 заряжается до напряженияЬ 11 А2 Е Ц 2 1о где Бл - напряжение на втором выходе блока 10А 4 - значение экспоненты в момент окончания строб-импульса.Под воздействием строб-импульса на третьи входы управления коммутаторов 8 и 11 (фиг.2, поз, 31) аналогичным образом заряжается третий конденсатор блока 7 и т,д.В момент окончания последнего строб-импульса (фиг.2, поз.32) И -й конденсатор блока 7 заряжается до напряжения. Ыс 1 А м Пиу = - Е,П -, Пф При появлении отрицательного сигнала под действием второго импульса, указанного позицией 21, на вход сум- матора б через коммутатор 5 подаетсяАонапряжение величиной - в , а подадействием импульса на первом выходе второй группы (фиг.2, поз. 25) открывается первый канал коммутатора 9, и первый конденсатор блока 7 под.соединяется к потенциально заземлен( ) ЬА(с)По ному входу первого интегрирующего усилителя блока 10. Первый конденсатор блока 1 перезаряжается на вход усилителя от напряжения П до наф Мпряжения П = - Ав, В результатеаперезарядка первого конденсатора блока 7 интегрирующего конденсатору С в цепи отрицательной обратной связи первого интегрирующего усилителя сообщается заряд, величиной 11 с 1 Ао 1 сАо 1б Ч ДС 1=С- -- 1 с Ц +ас а 3 где Д По - изменение выходного напряжения на конденсаторе Спод действием одной пары разнополярных входных импульсов амплитудой Аф.При поступлении на входи управления ключа 2 и коммутатора 5 очередного импульса с первого выхода третьей группы распределителя 3 (фиг.З, поз. 20) на первый вход сумматора 6 подается напряжение Под действием на второй вход уп" равления коммутатора 9 импульса, представленного позицией 33, открываетсй второй канал коммутатора 9 и интегрирующему конденсатору С, второго усилителя блока 10 сообщается заряд гдето П- изменение выходного напряжения Она выходе второго интегрирующего усилителя по окончанию строб-импульса (фиг,2, поз.ЗЗ).Под действием последнего строб- . импульса (фиг.2, поз. 35) 8 -му интегрирующему конденсатору Ссооб/ щается заряд По приходу следующей пары разнополярных информационных импульсов описанный процесс повторяет -ся, Выходные напряжения Бо,П,П, изменяются до тех пор, пока не закончатся переходные процессы.В установившемся режиме 4 (1=0;,дф,=О.Следовательно ЫА АСЩ = 2 Ъ аЪ - ;1 с, Ба Аь т.е. на первом выходе блока 10 образуется напряжение, пропорциональное значение сигнала в импульсе тока, а выходные напряжения Щ Пьпропорциональны отношению средних значений сигнала на заданной задержке к среднему значению сигнала во время действия тока возбуждения.Поскольку устройство осуществляет деление значений входных сигналов на значение сигнала в импульсе тока, то тем самым исключается мультипли- . кативная составляющая погрешность измерения, вносимая нестабильностью . тока возбуждения, нестабильностью передаточных характеристик приемного элемента и нестабильностью коэффициентов 1 си 1 с измерительного тракта.В установившемся режиме выходные . параметры ПЮ,Щ ,Щ-Г не содержат аппаратурных пульсаций, вызванных неодновременной работой зарядной и разрядной цепей, что имеет место, например, при использовании в качестве усредняющего устройства ВБ-контура. Это преимущество позволит широко использовать устройство в электроразведочной аппаратуре нового поколения, особенно в тех случаях,когда необходимо преобразовывать выходные значения Пу,ПП. в цифровой код для дальнейшей обработки на ЭВМ с целью определения физических характеристик исследуемых сред объектов и материалов.Распределитель 3 (фиг.З) состоит иэ входного формирователя 36 им 25 ЗО 35 40 45 5 О 551 242884 8 55 пульсовКБ-триггера 37, одновибратора 38, КБ-триггера 39, элемента ИЛИ 40, элемента И-НЕ 41, дифференцирующего элемента 42, одновибратора 43, счетчика 44 импульсов одновибратора 45, дифференцирующего элемента 46, элементов И-НЕ 47 и 48, одновибратора 49, элемента 50 задержки, дифференцирующего элемента 51, элементов И-НЕ 52 и 53, дифференцирующего элемента 54, счетног триггера 55, элементов И-НЕ 56 и 57, элемента 58 задержки, счетного триггера 59, элемента 60 задерж ки, элементов И-НЕ 61 и 62 и счетного триггера 63. Формирователь 36 импульсов состоит из диодов 64-67, транзистора 68, резисторов 69-73 и . инвертора 74, Клеммы 75 и 76 - третья группа выходов распределителя 3, клеммы 77-80 - первая группа выходов распределителя 3, а клеммы 81- 84 - его вторая группа выходов. На шину подан потенциал логической единицы.Принцип функционирования распределителя состоит в следующем.Пусть на клемму 13 поданы разно- полярные синхроимпульсы (фиг.2, поз. 17). Положительные импульсы выделяются диодом 64 (фиг,2 поз. 18), а отрицательные - транзистором 68 и инвертором 74 (фиг.2, поз. 19). Преобразованные к одной полярности формирователем 36 импульсов синхроимпульсы поочередно подаются на К - и Б-входы триггера 37, который предназначен для синхронизации работы устройства в целом. Эпюры напряжения на прямом и инверсном выходах триггера 37 представлены позициями 22 и 23 соответственно. Смешанные с помощью монтажного ИЛИ (диоды 66 и 67), положительные синхроимпульсы поступают на вход одновибратора 38, на Б-вход триггера 39, на вход схемы ИЛИ 40 и через элемент 50.задержки на счетный вход триггера 55.Под действием импульсов с выходов диодов 66 и 67 одновибратор 38 генерирует положительные импульсы длительностью Т о (поз 20), причем То )9 где О - длительность паузы меж. ду имйудьсами тока. Импульсы с выхода одцовибратора 38 дифференцируются элементом 42 и своим задним фронтом запускают одновибратор 43, который генерирует положительные импульсы(фиг,2, поз. 21) длительностьюнескблько меньшей длительности импульсов тока возбуждения. Выходныеимпульсы одновибратора 38 используются для управления работой ключа 2и первым каналом коммутатора 5, второй канал которого управляется импульсами с выхода одновибратора 43.Последние подаются также на первые10 входы элементов И-НЕ 47 и 48, навторые входы которых подаются импульсы с выходов триггера 37,В результате на выходах элементов 47 и 48 образуются импульсы15 (фиг.2, поз. 24 и 25), которые используются для управления работойизмерительного канала, предназначенного для измерения сигнала во время действия возбуждающего тока.20 Для управления работой всех остальных измерительных каналов распределитель содержит формировательстробирующих импульсов состоящихиз триггера 39, элементов 40 и 41,25 счетчика 44 импульсов, одновибраторов 45 и 49 и двух дифференцирующих элементов 46 и 54.По приходу очередного синхроимпульса триггер 39 по Б-входу переЗ 0 водится в состояние логической единицы и на его инверсном выходе появляется потенциал логического 0,который подается на К-вход счетчика44, как разрешающий потенциал длясчета импульсов, поступающих по его.тактовому входу, Одновременно этотже синхроимпульс через элемент 40подается на один вход схемы 41, навторой вход которой поступает по 40 тенциал, соответствующий логической "1" с прямого выхода триггера39, Синхроимпульс проходит черезосхему 41 и запускает одновибратор45, который формирует первый строб 45 импульс (Фиг.2 поз; 26). Выделенный с помощью дифференцирующего,элемента 46 задний фронт первого .стробимпульса поступает на вход одновибратора 49, который генерируетимпульс (фиг.2, поз. 27). Заднийфронт этого импульса вьщеляется дифференцирующим элементом 54 и через элементы 40 и 4 подается на вход одновибратора 45 для Формированиявторого строб-импульса и т,д. Количество импульсов запуска одновибратора 45 контролируется счетчиком44. После того как сформировалсяпоследний стробимпульс на выходе1242884 10риад следования информационных импульсов практическч не изменяется),Однако с помощью устройства,исключается мультипликативная составляющая погрешности измерения вносимая нестабильностью параметров источника тока возбуждения и нестабильностью переходных характеристик приемнога элемента.,10 счетчика появляется потенциал, возвращающий в исходное состояние триггер 39 на прямом выходе котороговырабатывается запрещающий импульс(лог. "0") и формирование строб-импульсов прекращается до появленияследующего синхроимпульса,Для разделения строб-импульсовв пространстве используется цепочка,состоящая из последовательно включенных элементов 50, 58 и 60 задержки и триггеров 55, 59 и 63,Первый триггер 55 этой цепочкиопрокидывается па счетному входузадержанным элементом 50 синхроимпульсов, а в исходное состояниеэтот триггер возвращается переднимфронтам второго строб-импульса,поступающего на К-вход с выхода элемента 5 1. На выходе триггера формируется импульс, указанный позицией28. Задним фронтом этого импульса,поступающего с выхода элемента 58,опрокидывается триггер 59. Последний возвращается в исходное состояние передним фронтом третьего стробимпульса и т.д. Эпюры напряжений навыходах триггеров 55, 59 и 63 показаны позициями 28 и 29.Строб-импульсы с выхода одновибратора 45 подаются на.первые входысхем 52, 53, 56, 57, 61 и 62. Навторые входы схем 52 и 53 подаютсяимпульсы с выхода триггера 55, схем56 и 57 - с выхода триггера 59 исхем 61 и 62 - с выхода триггера 63.На третьи входы схем 52, 53, 56,57, 61 и 62 подаются коммутирующиеимпульсы с выходов триггера 37.В результате на выходах схем сов"падений образуются импульсы, пока"занные позициями 30-35. Импульсы свыходов схем 47,52,56 и 61 образуютпервую группу 11 выходов (клеммы 7780), с выходов схем 48,53,57 и 62 -вторую группу (клеммы 81-84), а свыходов однавибраторов 38 и 43 -третью группу выходов (клеммы 75и 76).Устройства позволяет практическиполностью исключить погрешность измерения, возникающую иэ-за наложенияна входной с;нгнал помех от промышленной сети (с частотой 50 Гц), атакже постоянных или медленно изменяющихся помех (под медленно изменяющимися помехами подразумеваютсясигналы, значение которых за один пе Формула из обретения Устройство для электроразведкив движении, содержащее распредели тель импульсов сумматор напряжений,блок конденсаторов, первый, второйн третий электронные коммутаторы иблок ийтегрирующих усилителей, выходсумматора соединен с объединенными 20 входами блока конденсаторов, выходыкоторого соединены с соответствующими входами первого и второго электронных коммутаторов, выходы первогоэлектронного коммутатора объединены 25 и подключены к шине нулевого потенциала выходы второго коммутатораподключены к соответствующим входамблока интегрирующих усилителей, выходы блока интегрирующих усилителей 30 являюгся выходами устройства и соединены с входами третьего коммутатора, выходы которого объединены и соединены с первым входом сумматора,вход распределителя импульсов является вхоцом синхронизации, перваягруппа выходов распределителя соединена с соответствующими входами управления первого и второго коммутаторов,вторая группа выходов распределите ля импульсов, соединена с входамиуправления второго коммутатора, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью повышения точности измеренийсигналов путем исключения мультипликативных помех, оно дополнительно содержит аттенюатар, электронный ключ,двухканальный электронный коммутатор и делитель напряжений, причемвходы аттенюатора и электронного 50 ключа ссединены между собой и являют.ся информационным входом устройства,к первому входу двухканального коммутатора подключен выход делителянапряжений, выход аттенюатора соеди"нен с вторым входом двухканальногокоммутатора, первый вход делителянапряжений соединен с выходом электронного ключа, второй вход делите- Ъ11 1242884ля напряжений соединен с первым вы- канального коммутатора соединены с ходом устройства, выходы двухканаль- третьей группой выходов распреденого коммутатора объединены и под- лителя, а к одному входу управления соединены к второму входу сумматора двухканального коммутатора подключен напряжений, входы управления двух вход управления электронного ключа.1242884 Составитель Л. В Техред И.Ходаиич обойников Корректор Г. Решетник бкава едак акаэ 3700/44 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ухгород, ул. Проектная,4 Тирах /28 ВНЛИПИ Государст по делам иэоб 3035, Москва, Ж Подписновенного комитета СССРретений и открытий35, Раушская наб., д.