Современные портативные осциллографы и их использование в качестве регистраторов геофизических сигналов

Современные портативные осциллографы и их использование в качестве регистраторов геофизических сигналов.

Некоторые зарубежные фирмы выпускают портативные комбинированные приборы, совмещающие цифровой осциллограф и мультиметр. В зависимости от товарного знака их могут называть осциллоскопами (Oscilloscope), скопметрами(ScopeMeter), мультископами (MultiScope), графическими мультиметрами или просто портативными осциллографами. Приборы имеют графический жидкокристаллический экран, автономное питание, небольшой вес и компактные размеры. Это дает возможность использовать их, при некоторых условиях, в качестве полевых регистраторов геофизических сигналов. Возможны измерения как непрерывных (гармонических), так и импульсных (переходных) процессов и фиксации их на экране для детального рассмотрения. Многие из осциллографов имеют память на несколько экранов и интерфейс связи с компьютером, что позволяет сохранять и переписывать данные для последующей обработки. Ниже дан обзор моделей одно и двух-канальных портативных осциллографов, представленных на российском рынке, с выборочными характеристиками :

Таблица1. Характеристики 1-канальных портативных осциллографов

Производитель

модель

Velleman 

HPS-40

Metex 

MS-2000

Metex 

MS-1280(L)

SUMMIT 

DMM-740

BeeTECH** 

700 

BeeTECH** 

70

ST&T 

G7 (G9)

Полоса пропускания, МГц

5

2

5

1

5

0,2

0,7 (0,5)

Число каналов

1

1

1

1

1

1

1

Размер экрана, пикс.

192х112

200x200

128x128

160x240

160x160

128x64

128x128

Верт. Отклонение, dV/дел.

5мВ…20В

0,1В…100В

0,5В...50В

*

10мВ…200В

0,1…600В

0,5…500В

Развертка, dt/дел.

50нс…1ч

2мкс…2с

800нс…26мс

1мкс…5с

0,25мкс…2с

10мкс…1с

1мкс…10с

Длина записи, точек/канал

256

*

*

512

256

*

*

Память, экранов

2

*

*

8

15

15

8

Внешний запуск

-

-

-

-

-

-

-

Курсоры или маркеры

+

+

+

*

+

-

-

Связь RS-232 (ПО)

+

+

-

-

+

+

+

Генератор сигналов

-

-

1Гц…10кГц

-

3Гц…78кГц

1…20кГц

-

Время автон. работы, час

до 20

*

*

3,5

8 (6)

6

*

Тип батареи

NiCd (5хAA)

4хNiMH

*

NiCd (6хАА)

NiCd (6хАА)

6хАА

аккум.

Габаритные размеры

220х105х35

207х97х50

*

220х100х52

210х107х56

210х107х56

*

Вес, кг

0,45

0,65

*

0,5

0,8

0,8

0,6

Примечания: * - нет данных.

** Графическим мультиметрам BeeTECH 70 и 700 соответствуют идентичные модели WENS (Корея), и производимые фирмой Voltcraft (Германия) модели GDM-705 и DMM-750. Общий недостаток - плохая работа с не гармоническими (импульсными) сигналами: очень не устойчивый запуск, отсутствие курсорных измерений при захвате экрана.

Таблица 2. Характеристики 2-канальных портативных осциллографов

Производитель

модель

FLUKE 

123 (124)

FLUKE 

192-199

Tektronix 

THS720-730

Protek 

S2401(05)

EZ Digital (LG) 

OS-310M

Metex 

DG Scope

Aktakom 

ACK-4201 



Портативные

осциллографы















Полоса пропускания, МГц

20 (40)

60-200

100 (200)

1 (5)

100

20

5 (?)

Число каналов

2

2

2

2

2

2

2

Размер экрана, пикс.

240х240

320х240

320х240

132x128

320x240

320x240

128x64

Верт. Отклонение, dV/дел.

5мВ…500В

5мВ…100В

5мВ…50В

0,5В...500В

1мВ…5В

5мВ…2В

0,1В…5В

Развертка, dt/дел.

10нс…1мин

5нс…2мин

5нс…50с

1мкс…5с

5нс…5с

50нс…2с

0,5мкс..0,2с

Длина записи, точек/канал

512

1000

2500

512

2048

*

до 8000

Память, экранов

10 (20)

10+100авто

10

16 этал.

10

*

*

Внешний запуск

опция

+

+

+

+

-

+

Курсоры или маркеры

- (+)

+

+

-

+

+

+

Связь RS-232 (ПО)

+

+

+

+

+

+

+

Генератор сигналов

-

500Гц (3В)

-

-

1кГц (0,5В)

-

-

Дополнительные опции

Сглаживание сигнала

Мат. обработка

Мощностные измерения (Р)

тахометр

Математика, принтер

8-кан. лог. анализатор

2-канал. частотометр

Время автон. работы, час

4 (7)

4

2

4

до 1,5

*

*

Тип батареи

NiCd, NiMH

NiMH

NiCd

NiMH

NiCd (12В)

NiMH

6хАА

Габаритные размеры

232х115х50

250х169х64

217х177х51

195х90х40

180х255х67

250х146х60

200х90х55

Вес, кг

1,2

2

1,5

0,3

2

2

0,75

Примечания: * - нет данных.

Варианты использования:

1) Малоглубинная сейсмостанция.

Наиболее хорошо подходят для этих целей 2-канальные осциллографы фирмы FLUKE (120 и 190-серий) EZ Digital OS-310M и Tektronix (серия THS700). Они имеют внешний запуск, который можно использовать в качестве "отметки момента" (ОМ), хорошую чувствительность и программное обеспечение, позволяющее сохранять и импортировать полученные сейсмограммы в другие аналитические программы. В дальнейшем возможна компоновка и конвертация данных в стандартные сейсмические форматы (SEGY, SEG-2). Если у осциллографа имеются 2 канала, но без внешнего запуска, то один канал можно использовать как измерительный, второй в качестве ОМ. Это модели FLUKE 120-серии (без кабеля ITP120), Metex (DG Scope 20MHz), Protek S2401- S2405. 

Использование одноканальных осциллографов, как Velleman HPS, BeeTECH, Voltcraft и др., без внешнего запуска, достаточно проблематично. Можно попробовать завести на один канал и сейсмоприемник и отметчик момента, способный выработать короткий импульс запуска начала измерений, не влияющий на дальнейший процесс регистрации волнового поля. В крайнем случае, можно воспользоваться “ручным” запуском, при снижении точности измерений. Все это возможно при хорошей работе приборов с импульсными сигналами и надежном запуске, что не всегда выполняется для "простых" графических мультиметров. Для ряда моделей (Protek, Metex MX) имеющих невысокую чувствительность, понадобится дополнительный усилитель. Общий недостаток таких систем регистрации состоит в том, что портативные осциллографы не могут накапливать сигнал (кроме OS-310M). Учитывая небольшую глубину исследования, это можно считать не критичным. Другой недостаток – небольшая память для хранения данных: придется либо довольствоваться простейшей интерпретацией в поле, либо постоянно копировать результаты в ноутбук (при наличии интерфейсного кабеля и ПО).

2) Электроразведочный приемник-регистратор.

Постоянный ток. При наличии неполяризующихся электродов, скопметром можно проводить съемку методами сопротивлений на постоянном токе и естественного поля (ЕП), как в режиме осциллоскопа, так и в режиме мультиметра. В режиме осциллографа удобно исследовать вызванную поляризацию (ВП).

Переменный ток. Осциллографирование позволяет проводить исследования практически всеми методами электроразведки на переменном токе: ПЕЭП, ПЕМП, методы сопротивлений на низкой частоте, индукционные методы; при наличии 2 каналов, возможны импедансные, фазовые и измерения действительных и мнимых компонент электромагнитного поля (МТЗ, ЧЗ, ДИЗ). При полосе пропускания осциллографа более 1МГц доступны наблюдения за переходными процессами неустановившихся сигналов (МПП, ЗС).

В некоторых случаях, при недостаточной чувствительности, может понадобиться дополнительный усилитель сигнала (широкополосный, либо с необходимой фильтрацией).

3) Другие применения.

Имея достаточно высокое входное сопротивление, портативные осциллографы хорошо согласуются с различными геофизическими датчиками (электрическими, магнитными, акустическими), что ограничивает их применение в составе геофизической аппаратуры только фантазией исполнителя и ценой. Хорошие модели осциллографов обладают высокой стоимостью, однако она во много раз меньше цены специализированной геофизической аппаратуры, выпускаемой небольшими партиями под конкретное применение. К примеру, скопметр FLUKE 190-серии в режиме электронного самописца (TrendPlot), может с успехом заменить 1-канальный цифровой каротажный регистратор: здесь сигнал с сельсин датчика (отметка глубины) подается на один канал осциллографа, а измеряемый сигнал на другой. При дискретизации 10см осуществим каротаж более чем 2,5 п.км скважины с сохранением результатов в памяти прибора, которые затем можно переслать в компьютер.