Устройство синхронизации электроразведочных приемников

(5 01 7 3 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ ЕН 191025/24-25 5.02,877.01.89, Бвп.1 язанский радиотех а.хпер ческии ины. Постел П.Роман уп"вхо- вхорой1 соетельст Ч 3/06,ельство СС1 Ч 3/06,го напр фиксаци схемы И иенсв лектроэобрерониГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) УСТРОИСТВО СИНХРОНИЗАЦИИ ЗЖКТРОРАЗВЕДОЧН 11 Х ПРИНЧНИКОВ(57) Изобретение относится к эразведочной аппаратуре. Цель итения - уменьщение ошибки синхзации. Устройство содержит усилительБ+ интеграторов, мультиплексер,демультиплексер, блок нулевой установки интегратора, первое и второепороговые устройства, первый и второй управляемые источники опорногонапряжения, первый и второй 1)-триггеры, схему ИЛИ, блок Аормированияимпульсов синхронизации, генераторуправлявщих импульсов, умножительчастоты, счетчик, блок фиксации, схему И Выход усилителя подключен квходам интеграторов и к первому входу блока фиксации, выходы интеграторов соединенЫ с входами мультиплексера, выход которого соединен с неинвертирувщим входом первого порогового устройства и инвертирувщим входом второго порогового устройст Выходы первого и второго порого устройств подключены к Р-входам вого и второго В-триггеров, вих которых соединены с входами схе ИЛИ, а выход схемы ИЛИ подклвче входу блока формирования импуль синхронизации, Выход генератора равлявщих импульсов соединен с дом умножителя частоты и вторым дом блока фиксации. Первыи и вт выходы блока фиксации подклвчень ответственно к входам первого и рого управляемых источников опорнояжениятретий выход блокаи подключен к первому входувторой вход которой объедиходом блока нулевой установки интегратора, входом счетчика и подключен к выходу умножителя частоты. Кодовый выход счетчика подключен к управляющим входам мультиплексера и демультиплексера, а выход переполнения - к его установочному входу. Выход блока нулевой установки интегратора соединен с входом демультиплексера, выходы которого подключены к входам обнуления интеграторов, Выходы первого и второго управляемых источников опорного напряжения подключены соответственно к инвертирующему входу первого порогового устройства и неинвертирувщему входу второго порогового устройства, Выход схемы И соединен с С-входами первого и второго В-триггеров,з.п. ф-лЫ;Изобретение относится к технической Физике, в частности к геоэлектроразведочной аппаратуре, и может быть использовано для автономной синхро 5 низации измерителей вызванной поляризации (ВП).1 ель изобретения - уменьшение ошибки синхронизации.На Фиг, 1 представлена структур ная схема устройства синхронизации электроразведочных приемников; на Фиг. 2 - структурная схема блока Фик"сации; на Фиг. 3 - структурная схема , блока Формирования импульсов синхронизации.Устройство синхронизации электро- разведочных приемников содержит уси,литель 1, интегратор 2, блок 3 нуле вой установки интегратора, выполнен ный в виде ждущего мультивибратора, первое 4 и второе 5 пороговые устройства, первый 6 и второй 7 управляемые источники опорного напряжения, ,первый 8 и второй 9 В-триггеры, схе иу ИЛИ 10, блок 11 Формирования им, пульсов синхронизации, генератор 12 управляющих импульсов.Выход усилителя 1 подключен к сигнальному входу интегратора 2, Е , входы первого 8 и второго 9 Э-триг-гера соединены с выходами первого 4 и второго 5 пороговых устройств, вы ходы первого 8 и второго 9 Р-тригге ,ров соединены с первым и вторым вхо, дами схемы ИЛИ 10, выход которой подключен к входу блока 11 Формирования импульсов синхронизации, выходы первого 6 и второго 7 управляемых ис точников опорного напряжения подклю- щ 0 чены соответственно к инвертирующему входу первого порогового устройства 4 и неинвертируюшему входу второго порогового устройства 5.Устройство содержит также дополни тельные интеграторы 13-15, мультиплексер 16, демультиплексер 17, умножитель 18 частоты, счетчик 19, блок 20,фиксации, схему И 21, Сигнальные входы интеграторов 13-15 подключены50 к выходу усилителя 1, входы обнуления интеграторов 2 и 13-15 соединены с выходами демультиплексера 17, вход которого подключен к выходу блока 3 нулевой установки интегратора, входы55 мультиплексера 16 соединены с выходами интеграторов 2 и 13-15, а выход мультиплексера 16 подключен к неинвертируюшему нхоцу первого порогового устройства 4 и к инвертируюшему входу второго порогового устройства 5, выход генератора 12 управлявших импульсов соединен с входом умножителя 18 частоты и с вторым входом блока 20. Фиксации, первый вход которого подключен к выходу усилителя 1. Первый и второй выходы блока 20 фиксации подключены соответственно к входам первого 6 и второго 7 управляемых источников опорного напряжения, а третий выход к первому входу схемы И 21, второй .вход которой объединен с входом блока 3 нулевой установки интегратора, входом счетчика 19 и подключен к выходу умножителя 18 частоты. Кодовый выход счетчика 19 соединен с управляющим входом мультиплексера 16 и демультиплексера 17, а выход переполнения счетчика 19 подключен к его установочному входу.Выход схемы И 21 соединен с С-,входами первого 8 и второго 9 В-триггеров,Блок 20 фиксации содержит последовательно соединенные интегратор 22 и ключ 23, последовательно соединенные детектор 24 максимума положительного напряжения и первое аналоговое запоминающее устройство (АЗУ) 25, последовательно соединенйые детектор 26 максимума отрицательного напряжения и второе АЗУ 27, последовательно соединенные делитель 28 частоты, счетчик 29 и триггер 30, а также ждущий мультивибратор 31 и элемент 32 задержки. Выход ждущего мультивибратора 31 подключен к входу обнуления интегратора 22, а вход объединен с управляющим входом ключа 23 и подключен к выходу делителя 28 частоты. Выход элемента 32 задержки подключен к обнуляюшим входам детектора 24 максимума положительного напряжения и детектора 26 максимума отрицательного напряжения, а вход объединен с входами записи первого 25 и второго 27 АЗУ и подключен к выходу счетчика 29. Установочный вход счетчика 29 соединен с его выходом. Вход интегратора 22 и вход делителя 28 частоты служат соответственно первым и вторым входами блока 20 фиксации, а вьг ходы первого 25 и второго 27 АЗУ, а также выход триггера 30 служат соответственно первым, вторым и третьим выходами блока 20 фиксации.3 14499 Блок 11 формирования импульсов сихронизации содержит последовательно соединенные генератор 33 опорной частоты и первый счетчик 34, последо вательно соединенные второй счетчик 35 и программируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ) 36, а также схему 37 сравнения и формирователь 38 импульсов. Первый вход схемы 37 сравнения подключен к выходу первого счетчика 34, а второй вход квыходу ППЗУ 36. Выход Формирователя38 импульсов соединен с установочными входами первого 34 и второго 35 15 счетчиков, а также с запускающим вхо" дом генератора ЗЗ опорной частоты. Вход формирователя 38 импульсов объединен с управляющим входом ППЗУ 36 и служит входом блока 11 формирования импульсов синхронизации. Выход схемы 37 сравнения соединен с входом второго счетчика 35 и служит выходом блока 11 Формирования импульсов синхронизации.Формирователь 38 импульсов может 20 25 быть выполнен в виде дифференцирующей ячейки, выделяющей передний и задний Фронты входного импульса.Генератор 12 управляющих импуль- З 0 сов содержит последовательно соединенные приемную линию помехи, выполненную в виде разомкнутой линии (антенны), узкополосный фильтр и усилитель-ограничитель. Умножитель 18 ча 35 стоты содержит соединенные в замкнутое кольцо Фазовый детектор, Фильтр нижних частот, управляемыйгенератор и делитель частоты. Выход управляемого генератора служит выходом умножителя 18 частоты, входом которого является второй вход Фазового детектора.Устройство работает следующим образом. 45Входным сигналом устройства является напряжение с выхода первичного преобразователя (измерительной линии ММ), представляющее собой аддитивную смесь полезного сипнала и стационарной гармонической помехи. В общем случае на входе может действовать также широкополосныи шум.Входной сигнал, усиленный усилителем 1, поступает на интеграторы 2 и 13-15, а также на блок 20 Фиксацию. В начальный момент времени с третьего выхода блока 20 Фиксации поступает .сигнал логического "0", который 61 4закрывает схему И 2 . С выхода генератора 12 управляющих импульсов на второй вход блока 20 фиксации и на умножитель 18 поступают импульсы с периодом Тп, выделенные из стационарной гармонической помехи, имеющей период Т .Через время Ф2 (сц +"я), где- длительность импульсаполяриэующего тока, 1 - длительность паузы между импульсами, с первого и второго выходов блока 20 фиксации на входы первого 6 и второго 7 управляемых источников напряжения поступают напряжения, равные П,1 ри Ппр где Прнапряжение пропускания при действии зондирующего импульса тока положительной полярности, Ц,о - напряжение пропускания при действии зондирующего импульса тока отрицательной полярностиУправляемые источники б и 7 опорного напряжения вырабатывают опорные напряжения 11, и 11 , равныеФ +11 о = 1%ю 111 о=Р 1 щ фгде- относительный порог обнаружения, О1.Управляемые источники б и 7 опорного напряжения могут быть выполнены на основе операционного усиителя с обр.тными связями, обеспечивающими коэйфициент передачи, равный.На третьем выходе блока; 20 фиксацкд в это же время появляется сигнал логической "1", открывающий схему И 21.Входной сигнал, усиленный усилителем 1, интегрируется интеграторами 2 и 13-15 на интервалах времени, равном Т -"Тп, где Та - период стационарной гармонической помехи.За счет выбора козффициента умножения умножителя 18 частоты равным емкости счетчика 19 и равным величине 0+1, где М - число дополнительных интеграторов, обеспечивается управление демультиплексера 17 таким образом, что интервалы интегрирования, задаваемые выходным сигналом блока 3 обнуления интегратора под воздействием сигнала умножителя 18 частоты, сдвинуты во времени один относительно другого на величину Тц /И+1,С помощью мультиплексера 16, управляемого синхронно с демультиплексером 17 тем же счетчиком 19, выходные сигна5 1449961 6дирующий импульс тока, напряжение наинтеграторах 2 и 13-15 за интервалинтегрирования возрастает.Выходное напряжение интегратора514 на интервале Т= - Ь, превышаетопорное напряжение 11, поэтому в момент времени С= с Р-триггер 8 уста-,навливается в "1", что свидетельствует о выявлении переднего фронтазондирующего импульса тока.После выключения зондирующего импульса тока (момент времени 1) цомере того, как диапазон перекрытияво времени интервалов интегрированияи зондирующего импульса тока уменьшается, напряжение на выходах интеграторов 2 и 13-15 тоже уменьшается,и на интервале интегрирования Т== Р 4- СВ напряжение на выходе интегратора 14 становится меньше 11. Поэтому Э-триггер 8 в момент времени йустанавливается в "0", ч;го свидетельствует о выявлении заднего фронтазондирующего импульса тока. ЬТи =ф%лЫ интеграторов 2 и 13-15 на время Т /И+1 перед окончанием интервала интегрирования подключаются .к неинвертирующему входу порогового устройства 4 и к инвертирующему входу ,порогового устройства 5. Мультиплекр 16 и демультиплексер 17 могут ть выполнены на основе интеграль" ой микросхемы К 590 КН 1.Выходные логические, сигналы пороовых устройств 4 и 5 формируются по следующим законам:Цц="О", если 11-Цфс О;13 ="1", если 1 Ь.-Ц, ) О;%,="0", если 11, -цц ( О,де Цц,З - выходные логические сиг"налы пороговых устройств 204 и 5;П - выходной сигнал интеграторов 2 и 13-15,С помощью импульсов, поступающихвыхода умножителя 18 частоты с педиодом Т/0+1, выходные логическиеостояния пороговых устройств 4 и 5переписываются в В-триггеры.8.и 9.В там случае, когда на входе устройства присутствует только стациоарная гармоническая помеха, а полезный сигнал ЦцрО (пауза), выходнойсигнал интеграторов 2 и 13-15 за инервал интегрирования равенИц=) А зхп( -- , +Чо)Мф О,1.. 2 И 35д о Тп Где Тц =Т - интервал интегрирования,равный периоду стационарной гармоническои помехи; 401 ц=Т - постоянная времени интег 4раторов 2 и 13-15;о - начальная фаза стационарной, гармонической помехи 1А - амплитуда стационарной 4 бгармонической помехи,поэтому Р-триггеры 8 и 9 при 1 р=Оустановлены в "О", что говорит об отСутствии зондирующего импульса токав питающей линии, 60При воздействии на исследуемуюсреду зондирующим импульсом тока (моМент времени 1) с помощью питающейлиньи на входе устройства присутст".Вует полезный сигнал и стационарнаяГармоническая помеха,По мере того, как все большаячасть интервала интегрирования интегратооов.2 и 13-15 попадает на зонАналогичным образом обнаруживаются передний и задний фронты зондирующего импульса тока отрицательной полярности в момент времени с.и Й .Выходные сигналы Р-триггеров 8 и9 поступают через схему ИЛИ 10 наблок 11 формирования импульсов синхронизации, который вырабатывает необходимые импульсы синхронизации,под воздействием которых синхронизируемый измеритель измеряет напряжениепропускания во время действия зондирующего импульса тока и напряжениепереходной характеристики ВП в заданные моменты времени после выключения тока.Блок 20 фиксации работает следующим образом,С выхода усилителя 1 на первыйвход блока 20 фиксацич поступает аддитивная смесь полезного сигнала ипомехи, в частности стационарной гармонической помехи. Входной сигнал интегрируется интегратером 22 на интервале времени 6 Т, Длительностьинтервала интегрирования ЛТ задается коэффициентом о деления делителя28 частоты, на вход которого поступает импульсная последовательностьс периодом Т с выхода генератора 12управляющих импульсов, поэтому1449961 о( Т =Ьтц С /2,Коэффициент с деления выбираетсяиэ условия что обеспечивает с одной стороны5 глубокое подавление стационарной гармонической помехи за счет кратности интервала интегрирования периоду стационарной гармонической поМехи, а с другой стороны попадание не менее одного полного интервала ЬТи интегрирования на время действия зондирующего импульса тока, Обнуление интегратора 22 осуществляется выходным сигналом ждущего мультивибратора 31, который запускается выходными им- пульсами на выходе делителя 28 частоты, Выходной сигнал интегратора 22 в конце интервала интегрирования аТ подключается с помощью ключа 23 к входам детектора 24 максимума положительного напряжения и детектора 26 максимума отрицательного напряжения, которые после прохождения импульсов 25 зондирующего тока положительной и отрицательной полярности фиксируют соответственно напряжения Цпр и Урр. Через интервал времени Ср, 2(ц +Оп), задаваемый емкостью счетчика 29, вы- Зо ходные напряжения 1 р и 1 р детектора 24 максимума положительного напряжения и детектора 26 максимума отрицательного напряжения переписываются в АЗУ 25 и 27 под воздействием им 35 пульса, который вырабатывается счетчиком 29. Кроме этого, импульс, вы-. рабатываемый счетчиком 29, устанавливает триггер 30 в состояние ", а через некоторое время, определяемое 4 О элементом задержки, обнуляет детектор 24 максимума положительного напряжения и детектора 26 максимума отрицательного напряжения. В дальнейшем работа узлов блока 20 фикса ции повторяется. Таким образом, блок 20 фиксации вырабатывает через время С 1, после включения на трь ходе сигнал о О гической "1", а на первом и втором выходах значения напряжений И+ри 0 пр которые через интервал времениуточняются но мере возможности изменений входного сигнала из-эа неста 55 бильности источника тока генераторной установки, а также изменения напряжения собственной поляризации приемных электродов,8Блок 11 формирования импульсов фсинхронизации работает следующим образом,Выходные сигналы Р-триггеров 8 и9, логически объединенные с помощьюсхемы ИЛИ 10, поступают на вход блока 11 формирования импульсов синхронизации, под воздействием которогоформирователь 38 импульсов в моментвремени , Йд, Й и 86 вырабатывает короткие импульсы, Первый же импульс в момент временис выходаформирователя 38 запускает генератор33 опорной частоты, а счетчики 34 и35 устанавливаются в исходное состояние.В счетчике 34 фиксируется код подвоздействием импульсов опорной частоты, пропорциональный текущему времени действия зондирующего импульсатока, который поступает на первыйвход схемы 37 сравнения. На второйход схемы 37 сравнения поступаеткод с выхода ППЗУ 36, пропорциональный заданному моменту измерения напряжения пропускания. В момент равенства кодов схема 37 сравнения вырабатывает импульс, который поступаетна выход блока 11 формирования импульсов синхронизации для запуска синхронизируемого измерителя,Импульс с выхода формирователя 38импульсов в момент времени Г устанавливается в исходное состояниесчетчика 34 и 35. С момента времени4 счетчик 34 начинает накапливатькод, пропорциональный текущему времени паузы. Под воздействием входногосигнала на входе формирователя 1импульсов синхронизации, который наинтервале времени С - б равен "0",из ППЗУ 36 выбираются коды, пропорциональные моментам измерения напряжения переходной характеристики ВП,Очередность выбора моментов измерениянапряжения из ППЗУ 36 определяетсчетчик 35, подавая код на адресныйвход ППЗУ 36,В момент равенства кодов схема 37 вырабатывает импульс, поступающий на выход блока 11 формирования импульсов синхронизации, а также поступающий на вход счетчика 35, который увеличивает свой код, выбирая из ППЗУ 36 очередной код, пропорциональный следующему моменту. измерения напряжения ВП. С течением времени рабо1449961 1 О ние ошибки синхронизации от среднего значения,Формула изобретения5 9га всех узлов блока 11 формированияимпульсов синхронизации повторяется.Генератор 12 управляющих импульСов работает следующим образом.На входе приемной линии помехи,выполненной в виде разомкнутой лини (антенны), действует стационарная гармоническая помеха, имеющая таую же частоту, что и стационарнаяармоническая помеха на измерительой линии МИ,но отличающаяся поровню и начальным сдвигом фазы.Принимаемая приемной линией помехитационарная гармоническая помеха,ройдя узкополосный фильтр, настроенп 1 на частоту стационарной гармониеской помехи, усиливается усилитеем-ограничителем, после чего онаревращается в поток прямоугольныхпульсов с периодом Т и поступаета выход генератора 12 управляющихпульсов.Умножитель 18 частоты работает, следующим образом,На второй вход фазового детектора поступает периодическая последовательность импульсов с периодом Тя .На первый вход фазового детектора с выхода делителя частоты поступают прямоугольные импульсы типа1 Меандри с периодом следование Тр.множитель 1 Ь частоты представляетробой "классическоекольцо фаяовой,автоподстройки частоты, поэтому вустановившемся режиме работы справед"диво соотношение Т =Т, и, следовательно, период выходного сигнала умножителя 1 8 частоты равен Т /К, где,К - коэффициент деления делителячастоты.Таким образом, введение Б дополнительных интеграторов 13-15 мультиплексера 16, демультиплексера 17умножителя 18 частоты, счетчика 19,блока 20 фиксации.и схемы И 21 иновых связей позволяет уменьщнтьвременной интервал оценки входногосигнала без уменьшения длительности интервала интегрирования интеграторов 2 и 13-15, определяемого периодом стационарной гармонической помехи, а также обеспечивает слежениеопорных напряжений эа изменениями напряжения пропускания, поддерживаяпостоянным относительный порог обнаружения, что позволяет уменьшитьсреднее значение ошибки синхронизации и среднеквадратическое отклоне 10 15 20 25 30 35 40 50 55 1. Устройство синхронизации элек- троразведочных приемников, содержа-. щее усилитель, интегратор, блок нулевой установки интегратора, первое и второе пороговые устройства, первый и второй управляемые источники опорного напряжения, первый и второй Р-триггеры, схему ИЛИ, блок формирования импульсов синхронизации, генератор управляющих импульсов, при этом выход усилителя подключен к сигнальному входу интегратора, Р-входы первого и второго В-триггеров сое динены с выходами первого и второго пороговых устройств выходы первого и второго Р-триггеров соединены с первым и вторым входами схемы ИЛИ, выход которой подключен к входу блока формирования импульсов синхронизации, выходы первого и второго управяляемых источников опорного напряжения подключены соответственно к инвертирующему входу первого порогового устройства и иеинвертирующему входу второго порогового устройства, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения ошибки синхронизации, в него дополнительно введены Б-интеграторов, мультиплексер, демультиплексер, умножитель частоты, счетчик, блок фиксации, схема И, при этом сигнальные входы дополнительно введенных интеграторов подключены к выходу усилителя, входы обнуления интеграторов соединены с выходами демультиплексера, вход которого подключен к выходу блока нулевой установки интегратора, входы мультиплексера соединены с выходами интеграторов, а выход мультиплексера подключен к неинвертирующему входу первого порогового устройства и к инвертирующему входу второго по" рогового устройства, выход генератора управляющих импульсов соединен с входом умножителя частоты и с вторым входом блока фиксации, первый вход которого подключен к выходу усилителя, при этом первый и второй выходы блока фиксации подключены соответственно к входам первого и второго управляемых источников опорного напряжения, а третий выход - к первому входу схемы И, второй вход которой1 14 объединен с входом блока нулевой установки интегратора, входом счетчика и подключен к выходу умножителя ча- стоты, при этом кодовый, выход счетчика соединен с управляющим входом мультиплексера и демультиплексера, а выход переполнения счетчика подключен к его установочному входу, при этом выход схемы И соединей с С-входами первого и второго Р-триггеров.2, Устройство по п, 1, о т л и- чающее с я тем, что блок фиксации содержит последовательно соединенные интегратор и ключ, последовательно соединенные детектор макси- . мума положительного напряжения и первое аналоговое запоминающее устройство, последовательно соединенные детектор максимума отрицательного на" пряжения ивторое аналоговое запоминающее устройство, последовательно соединенные делитель частоты, счетчик и триггер, а также ждущий муль 49961 12тивибратор и элемент задержки, приэтом выход ждущего мультивибратораподключен к входу обнуления интегратора, а вход объединен с управляющимвходом ключа и подключен к выходуделителя частоты, при этом выходэлемента задержки подключен к обнуляющим входам детектора максимума положительного напряжения и детекторамаксимума отрицательного напряжения,а вход объединен с входами записипервого и второго аналоговых запоминающих устройств и подключен к выходу счетчика, при этом установочныйвход счетчика соединен с его выходом,при этом вход интегратора и вход делителя частоты служат соответственно первым и вторым входами блокафиксации, а выходы первого и второгозапоминающих устройств, а также выход триггера служат соответственнопервым, вторым и третьим выходамиблока фиксации,