Устройство для электроразведки

Оп ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДНЕЛЬСТВУ(и 646294 Союз Советских СоциьлмстммФских Республик(23) Приоритет есудеретеенны некетет СССР ее делам нзобретенн е етнритнй(72) Авторы изобретен И. Гордиенко,эико-механический институт АН УС аявител ЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ 54) УСТРОЙСТ ВО устройства и невозможность отождествления и распознавания протяжных обьектов и установление их трасс прокладки.Известен неконтактный искатель металлических предметов и неопределенностей, позволятощий по заранее заме ренной фазе сигнала производить поиск подземных кабелей, коммуникаций и лськальных. неоднородностей, содержаший генератор периодического сигнала, иэлучаюший контур, приемный контур с .дополнительными параллельно расположеннымн ферритовыми стержнями с приемными катушками, включеннымя в виде отдельных секций и соединенными после довательно-встречно 2,Недостатком известного устройстваявляется применимость его лишь в ближней зоне излучения электромагнитного поля, необходимость обхода излучаемого обьекта по контуру при проведении измерений, низкая точность измерений.Известно также устройство для обнаружения и определения местоположе-. ния подземных кабелей и металлических Изобретение относится к области электромагнитных исследований и может быть использовано в электромагнитных методах геофизической разведки.Известно устройство для отождествления и распознавания локальных объектов, имеюших различные размеры, форму, ориентацию и содержание железа, включающее генератор периодических сигналов, излучатель, приемник поля с включенным на выходе масштабным усилителем и отсчетное устройство, в котором отождествление и распознавание объектов производится на основе сравнения получаемых амплитудно-фазных характеристик с ранее записанными характеристиками конкретных, определенным образом расположенных локальных обьектов 11.Недостатком известного устройства является применимость его лишь в ближней зоне излучения электромагнитного поля, а также невозможность получении точной информации о местоположении локального обьектв относительно самого гий и Е. В. Ярошевский10 20 35 30 35 40 45 50 трубопроводов, а также локальных металлических неоднородностей, содержащее генератор периодических сигналов,излучатель электромагнитного поля, па.- ру приемников поля усилители, датчик скорости, регулятор скорости, сравнивающее устройство и источйик опорного сигнала 31.Недостатком известного устройства является низкая точность измерений и производительность работ, обусловленная необходимостью обхода обьектов по контуру для получения нужной ийформации.Цель предлагаемого изобретения- повышение быстродействия и точности измерений, распознавание локальных н протяженных объектов и определение трас-. сы прокладки протяженных и местоположения локальных неоднородностей без обхода исследуемых обьектов по контуРуПоставленная пель достигается тем, . что предлагаемое устройство дополнительно содержит генератор периодических сигналов другой частоты, пару прием ников поля, настроенных на эту частоту, выделители экстремумов, ключи, счетчик импульсов, два дешифратора, преобразователь . напряжение"-частота", отсчетное устройство, триггеры, расширитель импульсов, индикаторы знаков угла, схему ИЛИ, пиковые детекторы, вычитающие устройства, схему И, пороговые схемы и индикаторное устройство, причем, излучатели размещены на фиксированйом расстоянии друг от друга таким образом, что каждый из них и пара соответствующих ему приемников поля расположены в горизонтальной плоскостй так, что образуют равнобедренный треугольник с вершиной в точке расположения излучателя, а оси чувствительности каждого из приемников параллельны высоте треугольника, опущенной с его вер. шины на отрезок, соединяющий геометрические центры приемников, все приемники размещены вдоль прямой, параллельной отрезку, вдоль которого расположены излучатели, выходы усилителей через выделители экстремумов подсоединены одновременно ко входам первого и второго ключей,к схеме И и через схему ИЛИ ко входу третьего триггера, выход которого одновременно подсоединен ко входу управления третьего ключа и ко входу расширителя импульсов, к выходам первого и второго ключей подсоединены входы первого и второго триггеров, выходы которых через вспомогательные ключевые схемы соединены с индикаторами знаков угла и одновременно с управляющими входами соответственно второг н первого клю-, чей, а к выходу датчика, скорости подключен преобразователь напряжение- частота", выход которого через третий ключ подсоединен ко входу счетчика импульсов, выходы которого через дешифратор, вспомогательное ключевое устройство подсоединены ко входам отсчет- ного устройства, выход расширителя импульсов одновременно подсоединен ко входам установки на ноль первого, второго и третьего триггеров, счетчика импульсов и ко входам установки на ноль пиковых детекторов, выходы усилителей, кроме того, через пиковые детекторь(, дополнительные ключи подсоединены попарно ко входам выключающих устройств к выходам каждого из них подключены три пороговые схемы, выходы которых через второй дешифра тор подсоединены к индикаторному устройству, а выход схемы И одновременно подсоединен к управляющим входам вспомогательных и дополнительных ключей, вспомогательному ключевому устройству и второму дешифратору.На фиг. 1 дана блок-схема предлагаемого устройства, на которой 1,2-генераторы периодических колебаний фысированных частот 1 и 3, соответственно; 3,4- излучатели электромагнитного поля,5,6, 7,8 - црнемники поля; 9, 10, 11,12 - резонансные усилители;13, 14, 15,16 - выделители экстремумов; 17 - схема ИЛИ; 18,19 - ключи;20-22 - триггеры," 23-25- ключи;26, 27 - индикаторы знаков угла трассы ф-" и ф+ф; 28 - расширитель импульсов;,29 - счетчик импульсов; 30 - дешифратор; 31 -. ключевая схема; 32 отсчетное устройство; 33, 34, 35,36- пиковые детекторы; 37-40-ключи; 41, 42 вычитающие устройства; 43, 44, 45, 46, 47, 48 - пороговые схемы; 49, 50, 51, 52, 53,54, 68 - схемы И;55 - индикатор "Протяженная неодно родность, б =0, 56 - индикатор фЛо кальная неоднородность слева от приемника поля 6"; 57- индикатор "Локальная неоднородность" под приемником поля о; 58 - Локальная неоднородность между приемниками поля 6 и 7; 59- индикатор "Локальная неоднородность под приемником поля 7"; 60- индика25 Если неоднородность является локаль 55ной, то, во-первых, во всех случаяхрасположения аномалии экстремумы индуцированных в приемниках илн ЗДС тор "Локальная неоднородность справа от приемника поля 7; 61 - второй дешифратор; 62 - индикаторное устройство; 63 - датчик скорости; 64 - регулятор скорости; 65 - сравнимющее устройство, 66 - источник эталонного напряжения; 67 - преобразовательнапряжение-частота.Принцип действия предлагаемого устройства поясняется следующим.0Дополнительные излучатели электромагнитного поля 3, 4, подключенные к выходам генераторов 1 и 2 периодических сигналов частот М ( 1 1 и 1(1 112)облучают протяженную или локальную неоднородность. Моменты токов иэлуча" телей наиболее целесообразно ориентировать в горизонтальной плоскости перпендикулярно направлению движения ноисковой установки, Вторичное псле локальной или протяженной неоднородности характеризуется азимутальной составляющей магнитного поля. Максимум ЗДС, индуциромнной в. приемнике поля, возникает в момент наименьшего расстояния между неоднородностью и приемником.В случае протяженной неоднородности максимум ЭДС, обусловленной вторичным полем, соответствует моменту нахождения приемника точно над неоднородностью. В случае расположения оси линейного протяженного проводника пер пендикулярно направлению движения поисковой установки экстремумы ЭДС будут одинаковы поабсолютному значению в каждом из приемников одной пары появляются во всех приемниках одновременно, т,е. временной сдвиг между экстремумами ЭДС в приемниках 5 и 7, а также 6 и 8 будет равен О Я, =О, фиг. 3), что соответствует равенству нулю угла между трассой прокладки и прямой, соединяющей геометрические центры приемных элементов ( ф =О на фиг. 2). В случае, когда направление,Госи протяженного проводника не перпен- дикулярно направлению движения поисковой установки, экстремумы ЗДС в приемниках 5 и 7, а также 6 и 8 появляются в разное время, т.е. между ними возникает временной сдвиг фф О ). На фиг, 3 кривые построены для случая 6 О (знак выбирается нроиэвольно). возникнут одновременно, а, во-вторых,абсолютные значения их в каждом иэприемников будут равные, за исключением положения неоднородности точномежду приемниками 5 и 7 (или 6 и 8),когда в приемниках 5 и 7 (или соответственно 6 и 8) они будут одинаковы.Эти отличия в характере ЭДС, обусловленных вторичным полем протяженнойи локальной неоднородностей, и легли воснову предлагаемого изобретения.Предлагаемое устройство работаетследующим образом,При постоянной скорости движенияпоисковой установки (Ч=д щ" ) и постоянном во времени расстоянни между,например, приемниками 5 и 7 2 8 вре 1мя Ь, между появлением экстремумованомального сигнала в приемниках полябудет равноаЕ ДР, (1)ЬЗ 67где У - скорость движения поисковойустановки;21 - расстояние между приемниками5 и 7 поля;МЬ М- коэффициенты передачи датчика скорости и преобразователя напряжение-частота.В предлагаемом устройстве (фиг. 1)датчик 63 скорости измеряет скоростьдвижения поисковой установки. При этомвыполняется равенство ЗЬ у ЬЪ 63(2)гдеь, - выходной сигнал датчика63 скорости.К выходу датчика 63 скорости под- . ключены вход преобразователя 67 фнапряжение-частота" и один из входов сравнивающего устройства 65, к другому входу которого подключен вход источника 66 опорного сигнала. Выход сравнивающего устройстм 65 подсоединен ко входу управления регулятора 64 скорости, который управляет скоростью движения поисковой установки до тех пор, пока не выполнится равенствоОйЭЬх 6 э )6 З=п 1 Чр - ; (3)ЬЗгде 0 - выходной сигнал источника 66 опорного сигнала. При пересечении приемниками 5 и 7 поля трассы скрытого протяженного про7 64водника их выходные ЗДС усиливаютсяузкополосными усилителями 9, 11 и через выделители. 13 и 15 акстремумов,схему ИЛИ 17 подаются на счетныйвход триггера 20, открывающего на время прохождения протяженной неоднородности между приемниками 8 и 7 поляключ 23. После прохождения второго (повремени) приемника над протяженнойнеОднородностью триггер 20 прекращает додачу импульсов с вйхода преобразователя 67 напряжение-частота" навход счетчика 29 импульсов. При атомколичество импульсов, И , прошедшеена счетчик 29 импульсов, при выполнении условия (3), будет равно:1 1: к а:Г 1 р И)где х - частота импульсов на выходе,преобразователя 67 "напряжение-частота,Иэ (4) следует, что д пропорпио.нально тангенсу угла между направлением трассы протяженного проводникаи прямой, соединяющей приемники 5 и 7поля. Количество импульсов, накопленное в счетчике 29 импульсов, дешифри-руется дешифратором 30 и через ключевую схему 31 значение угла 6 регистрируется отсчетным устройством 32.Одновременно выходные сигналы приемников 5 и 7поля через усилители 9и 11 подаютсяна входы ключей 18 и19, котооые через триггеры 21 и 22,ключи 24 и 25 подсоединены ко входаминдикаторов 26 и 27 знаков, а выходытриггеров 21 и 22 одновременно подсоединены соответственно к управляющим входам ключей 19 и 18, Первыйво времени выходной сигнал приемниковполя, например, приемника 7, (какизображено на фиг. 3),. через ключ 19,триггер 22, ключ 28 засвечивает инди катор 27 знака угла,"1 ц, а переднимфронтом этого же импульса с выходатриггера 22 через ключ, 18 запираетсявход триггера 21, запрещая при атомзасветку индикатора 26 знака угла "-при пересечении трассы протяженногопроводника приемником 5 поля.После прихода второго импульса отприемника 5 поля (фиг. 2) задним фронтом имнульса триггера 20 запускается расширитель 28 илпульсов, который через определенное время сбрасывает на нуль показания счетчика 29 имйульсов и переводит в нулевое положение триггеры 20, 21 и 22 до следующего цикла измерений, а также сбрасывает на нуль выходные сигналы пиковых детекторов 33, 34, 35 и 36. При прохождении поисковой системы над скрытой локальной неоднородностью экстремумы ЗЙС,наводиМых в приемниках поля, появляются одновременно, являясь разными по абсолютной величине (фиг, 4). Выходные сигналы приемников поля 5, 6, 7 и 8 через усилители 9,10, 11 и 12 поступают соответственно на пиковые детекторы 33, 34, 35, 36. Одновременно выходные сигналы йриемников поступают на входы схемы И 68, Выходные сигналы детекторов в случае одновременного их появления через ключи 37, 38, 39, 40 попарно поступают на входы вычитаюших устройств 41 и,42. Одновременно выходной сигнал схемы И 68 подается.на управляющие входы ключей 24, 25 и 31, запрещая при атом засветку индикаторов угла трассы протяженной неоднородности "+" и "- 26, 27 и отсчетного устройства 32 значенпя угла трассы протяжейной неоднородности.Выходные сигналы вычитаюшего устройства 41 одновременно подаются навхог, пороговых схем 43,44,45, а выходные сигналы вычитаюшего устройства. 42 на входы пороговых схем 46, 47,48. Выходы пороговых схем 43-48, атакже выход схемы И 68 подключены 35через второй дешифратор 61 ко входаминдикаторного устройства 62.Схемы И. 49, 50, 51, 52, 53, 54вместе с их связями с выходами пороговых устройств 43, 44, 45, 46, 47,48 образуют. схему второго дешифрато.ра 61, подключенного на. входы индикаторного устройства 62, состоящего изряда, индикаторов 55, 56, 57, 58, 59,6045Пороговые, схемы 43 и 46 настроены так, что сигналы на их выходах появляются в случаях, когда выходной сигнал приемника 8 ноля меньше выходного сигнала приемника 7 и соответственУно, выходной сигнал приемника 6 поляменьше, чем выходной сигнал 8.Пороговые устройства 44 и 47 настроейы так, что на их выходах сигналы 55появляются тогда когда равны выходные1сигналы приемников 5 и 7 поля, и соответственно 6 н 8, а пороговые устройства 45 и 48 срабатывают тогда, ког;да выходной сигнал приемника 5 полябольше выходного сигнала 7, а выходной сигнал 6 больше выходного сигнала 8.В случае расположения локальной неоднородности слева от приемника 5 поля выходной сигнал приемника 5 больше выходного сигнала 7, а сигнал приемника 6 больше 8 (фиг. 4 а, б). При этом срабатывают пороговые схемы 45 и 48, включая через 50 индикатор 56 "Локальная неоднородность слева от датчика 6, Когда локальная неоднородность расположена точно под приемником 6, то выходной сигнал 6 больше выходного сигнала 8, а выходные сигналы 5 и 7 равны. При . этом срабатывают пороговье устройства 44 и 48, включая че-рез схему 51 И индикатор 57 фЛокаль ная неоднородность под датчиком 6".Работа устройства в других возможных случаях расположения локальной неоднородности относительно устройстве поясняется рисунками фиг, 4, причемустройство кроме вышеперечисленных определяет следующие положения локальУной неоднородности: локальная неоднородность между датчиками 6 и 7 "; ль" кальная неоднородность под датчиком 7"; локальная неоднородность справа от датчика 7 ф.Предлагаемое устройство опознает также и протяженную неоднородность; трасса которой перпендикулярна направлению движении поисковой системы. Б этом случае выходные сигналы всех приемников возникают одновременно, а кроме того, выходной сигнал 5 равен сигналу 7, а выходной сигнал 6 равен выходному сигналу 8. При этом срабатывает схема 66 И, а также пороговые схемы 44 и 47, засвечивая через 49 индикатор 55- "Протяженная неоднород ность /3 =О".ьЧерез определенное время расширитель 28 импульсов сбрасывает па ноль выходные сигналы пиковых детекторов33, 34, 35 и 36, подготавливая темсамым устройство к следующему циклуизмерений.Предлагаемое устройство наряду сотносительной универсальностью нозволяет распознать локальные и протяженные неоднородности); обладает повышенным быстродействием, обеспечиваетдостаточно высокую точность измеренияугла направления трассы прокладки протяженной неоднородности, дает возможность определять местоположения локальной неоднородности, обладает достаточно большой зоной захвата, исключаетнеобходимость выполнения ряда механических операций, устраняя тем самым связанные с ними дополнительные поьрешности.Предлагаемое устройство можетприменяться при проведении наземныхи морских электроразведочных работ набольших плошадях, особенно эффективнопри небольших глубинах залегания локальных и протяженных неоднородностейформула изобретенияУстройство для электроразведки, содержащее генератор периодических сигналов, излучатель электромагнитного поля, усилители, пару приемников поля,датчик скорости, регулятор скорости,сравнивающее устройство, источник опорного сигнала, о т л и ч а ю ш е е с ятем, что, с целью повышения быстродей 25ствия и точности измерений, распознавания протяженных и локальных неоднородпостей и определения трассы прокладки протяженных и местоположениялокальных неоднородностей без обходаисследуемого обьекта по контуру, дополнительно содержит генератор периодических сигналов другой частоты, паруприемников поля настроенных на этуже частоту, выделители экстремумов,Ф 5,ключи, счетчики импульсов, два дешифратора, преобразователь "напряжениечастота",отсчетное устройство; триггеры, расинритель импульсов, индикаторызнаков угла, схемы ИЛИ,пиковые де 40текторы, вычитаюшие устройства схему И, пороговые схемы и индикаторноеустройство, причем; излучатели расположены на фиксированном расстояниидруг от друга таким образом, что каж 45дый из них и пара соответствующихему приемников поля разметцены вгоризонтальной плоскости так, что образуют .равнобедренные треугольники с верши 50нами в точках расположения геометрических центров излучателей, а оси чувствительности каждого из приемниковпараллельны высотам треугольников,.уопущенным из их вершин на отрезки,соединяющие геометрические центрысоответствующих приемников, все приемники поля размещены вдоль прямой, параллельной отрезку вдоль которого расположены излучатели, выходы усилителей через выделители экстремумов подсоединены одновременно ко входам первого и второго ключей, к схеме И и через схему ИЛИ ко входу третьего триггера, выход которого одновременно подсоединен о входу управления третьего ключа и ко входу расширителя импульсов, к выходам первого и второго ключей подсоединены входы первого и второго триггеров, выходы которых через вспомогательные ключевые схемы сое динены с ийдикаторами знаков угла и одновременно с управляющими, входами соответственно второго и первого ключей, а к выходу датчика скорости подключен преобразователь фнапряжение- частота , выход которого через третийагключ подсоединен ко входу счетчика импульсов, выходы которого через дешифратор, вспомогательное ключевое устройство подсоединены ко входам отсчет, ного устройства, выход расширителя импульсов одновременно подсоединен ко входам установки на ноль первого, вто-. рого и третьего триггеров, счетчика импульсов и ко входам установки на нольпиковых детекторов, выходы усилителей,кроме того, через пиковые детекторы,дополнительные ключи подсоединены попарно ко входам выключающих устройств,к выходам каждого из которых подкличены три пороговые схемы, выходы которых через второй дешифратор нодсоеф динены к индикаторному устройству, авыход схемы И одновременно подсоединен к управляющим входам вспомогательных и дополнительных ключей, вспомогательному ключевому устройству и втоф рому дешифраторуИсточники информации, принятые вовнимание при экспертизе .1. Патент США % 3763424,кл. 324-1, 1973.202. Авторское свидетельство СССРИв 171483 кл. ( 01 Ч 3/ОО, 1963,3. Бахмутский В. Ф., Зуенко Г. И.Индукционные кабеленскателн", М.,646294 г йа йЬг ЦНИИПИ Заказ 107 Тираж 696 Подписи фили г.Ужг ППП Патентф,Ул. Проектная,4 Ъю. Ю