устройство для измерений в геологоразведке
Классы МПК: | G01V3/06 с использованием переменного тока |
Автор(ы): | Зимин Е.Ф., Коробков О.В. |
Патентообладатель(и): | Московский энергетический институт |
Приоритеты: |
подача заявки:
1993-04-21 публикация патента:
20.08.1997 |
Использование: для измерения временных вариаций удельного электрического сопротивления. Сущность изобретения: устройство для измерений в геологоразведке содержит генератор переменного напряжения, подключенный к точечным источникам, выполненным в виде электродов, линию связи, регистрирующий прибор, приемные элементы. Устройство снабжено также блоком управления, двумя синхронными детекторами, полосовым фильтром, блоком сравнения, фазовращателем, двумя согласующими усилителями с переменным коэффициентом усиления. Приемные элементы выполнены в виде двух датчиков напряженности электрического поля, причем блок управления входами подключен к одному из точечных источников и генератору переменного тока, а выходами - к управляющим входам синхронных детекторов, выходы которых подключены к регистрирующему прибору, а вторые входы через полосовой фильтр подключены к выходу блока сравнения, инвертирующий вход которого через первый согласующий усилитель с переменным коэффициентом усиления подключен к линии связи. Неинвертирующий вход блока сравнения через последовательно соединенные фазовращатель и второй согласующий усилитель с переменным коэффициентом усиления также подключен к линии связи, соединенной с выходами первого и второго датчиков напряженности электрического поля. Каждый датчик напряженности содержит последовательно соединенные первичный преобразователь, согласующий трансформатор и предварительный усилитель, причем датчики напряженности расположены симметрично относительно одного из точечных источников. Кроме того, блок управления содержит расположенный на входе трансформатор тока, последовательно соединенные с ним компаратор, умножитель, делитель частоты, причем выходы компаратора и делителя частоты служат выходами блока управления. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Формула изобретения
1. Устройство для измерений в геологоразведке, содержащее генератор переменного тока, подключенный к точечным источникам, выполненным в виде электродов, линию связи, регистрирующий прибор, приемные элементы, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено блоком управления, двумя синхронными детекторами, полосовым фильтром, блоком сравнения, фазовращателем, двумя согласующими усилителями с переменным коэффициентом усиления, а приемные элементы выполнены в виде двух датчиков напряженности электрического поля, причем блок управления входами подключен к одному из точечных источников и генератору переменного тока, а выходами к управляющим входам синхронных детекторов, выходы которых подключены к регистрирующему прибору, а вторые входы через полосовой фильтр подключен к выходу блока сравнения, инвертирующий вход которого через первый согласующий усилитель с переменным коэффициентом усиления подключен к линии связи, а неинвертирующий вход блока сравнения через последовательно соединенные фазовращатель и второй согласующий усилитель с переменным коэффициентом усиления также подключен к линии связи, соединенной с выходами первого и второго датчиков напряженности электрического поля, каждый из которых содержит последовательно соединенные первичный преобразователь, согласующий трансформатор и предварительный усилитель, причем датчики напряженности расположены симметрично относительно одного из точечных источников. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок управления содержит расположенный на входе трансформатор тока, последовательно соединенные с ним компаратор, умножитель, делитель частоты, причем выходы компаратора и делителя частоты служат выходами блока управления.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области электрофизических измерений, в частности к устройствам для измерения временных вариаций удельного электрического сопротивления или обратной величины удельной электрической проводимости, и может быть использовано в инженерно-физических и геофизических исследованиях, в том числе в электроразведке при прогнозировании землетрясений. Наиболее близким к заявляемому техническому решению является устройство для компенсационных измерений в геологоразведке [1] включающее генератор переменного тока, подключенный через компенсационную цепь к излучающим элементам, выполненным в виде электродов, измерительный блок, соединенный с компенсационной цепью и приемными элементами, линию обратной связи, две пары источников компенсационного напряжения, вход одной из них соединен с генератором переменного тока и с излучающими элементами, входы другой пары подключены параллельно к выходам первой пары, а выходы всех источников и вход измерительного блока соединены последовательно и подключены к приемным электродам. Однако применение контактного способа измерения в этом устройстве не исключает полностью погрешности измерений за счет влияния поляризационных эффектов на электродах. Кроме того, сложность настройки устройства практически исключает возможность его применения в полевых условиях. Задача, решаемая изобретением, состоит в повышении точности измерений. Поставленная задача решается тем, что известное устройство для измерения в геологоразведке, содержащее генератор переменного тока, имеющий связь с излучающими элементами в виде электродов, линию связи, регистрирующий прибор, приемные элементы, согласно изобретению дополнительно снабжено блоком управления, двумя синхронными детекторами, полосовым фильтром, блоком сравнения, фазовращателем, двумя согласующими усилителями с переменным коэффициентом усиления, а приемные элементы выполнены в виде двух датчиков напряженности электрического поля, причем блок управления входами подключен к одному из точечных источников и генератору переменного тока, а выходами к управляющим входам синхронных детекторов, выходы которых подключены к регистрирующему прибору, а вторые входы через полосовой фильтр подключены к выходу блока сравнения, инвертирующий вход которого через первый согласующий усилитель с переменным коэффициентом усиления подключен к линии связи, а неинвертирующий вход блока сравнения через последовательно соединенные фазовращатель и второй согласующий усилитель с переменным коэффициентом усиления также подключен к линии связи, соединенной с выходами первого и второго датчиков напряженности электрического поля, каждый из которых содержит последовательно соединенные первичный преобразователь, согласующий трансформатор и предварительный усилитель, причем датчики напряженности расположены симметрично относительно одного из точечных источников. Кроме того, блок управления содержит расположенный на входе трансформатор тока, последовательно соединенные с ним компаратор, умножитель, делитель частоты, причем выходы компаратора и делителя частоты служат выходами блока управления. На фиг. 1 представлена схема, поясняющая размещение устройства, на фиг. 2 блок-схема устройства, на фиг. 3 представлен один из возможных вариантов построения схемы блока управления. Устройство содержит генератор 1 (фиг. 1), соединенный с излучающими элементами в виде точечных источников А-2 и В-3, приемные элементы в виде бесконтактных трансформаторных датчиков напряженности электрического поля 4 и 5, расположенные в точках M и N симметрично относительно излучающего элемента, первую среду 6 с удельной электрической проводимостью![устройство для измерений в геологоразведке, патент № 2087927](/images/patents/385/2087927/2087927-2t.gif)
![устройство для измерений в геологоразведке, патент № 2087927](/images/patents/385/2087927/2087927-3t.gif)
![устройство для измерений в геологоразведке, патент № 2087927](/images/patents/385/2087927/2087927-4t.gif)
где
![устройство для измерений в геологоразведке, патент № 2087927](/images/patents/385/2087927/2087927-5t.gif)
![устройство для измерений в геологоразведке, патент № 2087927](/images/patents/385/2087927/2087927-6t.gif)
отраженного относительно границы раздела сред источника. На основании закона Кулона и метода отражений для напряженностей электрического поля в точках измерения M и N будем иметь
![устройство для измерений в геологоразведке, патент № 2087927](/images/patents/385/2087927/2087927-7t.gif)
где коэффициент отражения
![устройство для измерений в геологоразведке, патент № 2087927](/images/patents/385/2087927/2087927-8t.gif)
![устройство для измерений в геологоразведке, патент № 2087927](/images/patents/385/2087927/2087927-9t.gif)
![устройство для измерений в геологоразведке, патент № 2087927](/images/patents/385/2087038/948.gif)
![устройство для измерений в геологоразведке, патент № 2087927](/images/patents/385/2087927/2087927-10t.gif)
где K= 1Э n11 k13 k15 l16=1Э n12 k14 k15 k17 k18, причем 1Э - эквивалентная база (коэффициент преобразования "напряженность поля - напряжение") первичных преобразователей 9 или 10;
ni коэффициент трансформации согласующего трансформатора 11 или 12;
ki коэффициент передачи по напряжению i-го элемента схемы (фиг. 2). Очевидно, что информацию о вариациях проводимости граничащих сред несет последний сомножитель сигнала (3), для которого с учетом принятых в (2) обозначений получим
![устройство для измерений в геологоразведке, патент № 2087927](/images/patents/385/2087927/2087927-11t.gif)
где
![устройство для измерений в геологоразведке, патент № 2087927](/images/patents/385/2087927/2087927-12t.gif)
![устройство для измерений в геологоразведке, патент № 2087927](/images/patents/385/2087927/2087927-13t.gif)
для сигналов на входах синхронных детекторов 21 и 22 (фиг. 2), т.е. выходе выделяющего только полезный сигнал на частоте fo фильтра 20, будем иметь
![устройство для измерений в геологоразведке, патент № 2087927](/images/patents/385/2087927/2087927-14t.gif)
В соответствии с фазировкой управляющих сигналов синхронных детекторов 21 и 22 на их выходах из сигнала (4) будут выделены действительная и мнимая части этого напряжения
![устройство для измерений в геологоразведке, патент № 2087927](/images/patents/385/2087927/2087927-15t.gif)
Эти напряжения подаются на входы регистрирующего прибора 24, в память которого введены данные о текущих значениях модуля
![устройство для измерений в геологоразведке, патент № 2087927](/images/patents/385/2087013/963.gif)
![устройство для измерений в геологоразведке, патент № 2087927](/images/patents/385/2087927/2087927-16t.gif)
![устройство для измерений в геологоразведке, патент № 2087927](/images/patents/385/2087005/945.gif)
Класс G01V3/06 с использованием переменного тока