ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ

Полезная модель относится к области геоэлектроразведки с применением источников электромагнитного поля для возбуждения токов в геологической среде и предназначено для измерения геофизического сигнала-отклика геологической среды на возбуждение.
Электромагнитное поле в геологической среде, возбуждаемое с помощью источника электромагнитного поля, может быть ТЕ-поляризации и ТМ-поляризации или их комбинацией. На фиг. 1 приведены схематические изображения электромагнитного поля в среде с возбуждением ТЕ-поляризации и ТМ-поляризации. Из рисунка видно, что поля являются ортогональными друг другу. При комбинированном поле, содержащем поле ТЕ-поляризации и ТМ-поляризации обычно преобладает отклик от поля ТЕ-поляризации. Производная магнитного поля по времени -∂В/∂t при использовании электромагнитного поля ТЕ-поляризации сильно отличается от производной магнитного поля по времени при использовании электромагнитного поля ТМ-поляризации. Сигналы отличаются по амплитуде, сигнал для поля ТЕ-поляризации намного больше, характеру сигнала, сигнал для поля ТЕ-поляризации обычно всегда уменьшается по времени, изменчивости сигнала, сигнал для поля ТЕ-поляризации обычно не имеет переходов через ноль и всегда спадает. На фиг. 2 приведены характерные сигналы производной магнитного поля по времени для полей ТМ и ТЕ-поляризации. На рис. 2 характерные сигналы выведены два раза в разных масштабах по оси Y. Кривая для поля ТЕ-поляризации представлена кружками. Кривая для поля ТМ-поляризации представлена крестами. Специализированный измеритель магнитного поля для электроразведки ТМ-поляризации создан для характерных сигналов порождаемых полем ТМ-поляризации.
Известен измеритель для геоэлектроразведки согласно патенту РФ 211514, содержащий измерительный канал, включающий последовательно соединенные предусилитель и АЦП, связанный с процессором, а также связанные с последним блок времени и приемо-передатчик. Вход запуска АЦП соединен с блоком времени, при этом кварцевый генератор и триггер соединены с входом блока времени через схему И-НЕ. Входы предусилителя являются измерительными входами измерителя, вход триггера - входом синхронизации измерителя, а вход и выход приемопередатчика являются информационными входом и выходом измерителя. Измеритель "Цикл-7" имеет ограниченные функциональные возможности - не позволяет измерять сигналы, порождаемые полем ТМ-поляризации, поскольку имеет ограниченное число каналов измерения, а также не позволяет производить измерения с использованием линейной шкалы измерения.
В качестве ближайшего аналога выбран измеритель "Цикл-7", описанный в источнике информации: Секачев М.Ю., Балашов Б.П., Саченко Г.В., Вечкапов О.П., Захаркин А.К., Тарло Н.Н., Могилатов B.C., Злобинский А.В. Аппаратурный электроразведочный комплекс "Цикл-7" // Приборы и системы разведочной геофизики 2006 N01(15), Стр. 44-46. Однако измеритель "Цикл-7" имеет ограниченные функциональные возможности - не позволяет измерять сигналы, порождаемые полем ТМ-поляризации, поскольку имеет ограниченное число каналов измерения, а также не позволяет производить измерения с использованием линейной шкалы измерения.
Предлагаемая полезная модель направлена на решение задачи расширения функциональных возможностей измерительного устройства для геоэлектроразведки.
Сущность полезной модели заключается в том, что в измерительное устройство для геоэлектроразведки, содержащее измерительные каналы для подключения датчиков электрической и магнитной составляющих электромагнитного поля, включающие последовательно соединенные предусилитель и аналого-цифровой преобразователь АЦП, связанные с процессором, а также связанный с последним блок времени, предлагается дополнительно ввести связанный с процессором модуль общего управления, выполненный с возможностью формирования линейной измерительной шкалы с сохранением постоянной полосы пропускания измерительного канала при увеличении числа точек измерения, а также с возможностью подключения к пульту управления и к управляющему компьютеру.
Измерительное устройство для геоэлектроразведки может содержать два измерительных канала для измерения электрической составляющей поля и три измерительных канала для измерения магнитной составляющей поля.
Предлагаемое измерительное устройство отличается от ближайшего аналога тем, что, во-первых, обеспечивает расширение функциональных возможностей, так как позволяет измерять характерные сигналы, порождаемые исследуемой геологической средой в ответ на возбуждение электромагнитным полем ТМ-поляризации. Новые функциональные возможности обеспечиваются за счет использования линейной шкалы времени с большим, по сравнению с измерителем «Цикл-7», числом точек измерения сигнала при сохранении постоянной полосы пропускания измерительного тракта для всех времен измерения. Полученный таким образом сигнал впоследствии обрабатывается адаптивным цифровым фильтром для подавления промышленной помехи и шумовизмерительного тракта. Во-вторых, предлагаемое измерительное устройство имеет три канала для измерения магнитной компоненты и два канала для измерения электрической компоненты, что позволяет эффективно измерять геофизический сигнал при возбуждении среды с помощью источника поля ТМ-поляризации.
На фиг. 1 приведены схематические изображения электромагнитного поля в среде с возбуждением ТЕ-поляризации и ТМ-поляризации. На фиг. 2 приведены характерные сигналы производной магнитного поля по времени для полей ТМ и ТЕ-поляризации. На фиг. 3 приведена блок схема 5-ти канального измерительного устройства для геоэлектроразведки.
Пример выполнения предлагаемого измерительного устройства приведен на фиг. 3.
Измерительное устройство 1 содержит предназначенные для подключения датчиков 8,11 соответственно электрической и магнитной составляющих электромагнитного поля измерительные каналы, каждый из которых содержит последовательно соединенный предусилитель 2 и АЦП 3, соединенное с процессором 4 двунаправленной связью, который, в свою очередь, также двунаправлено, связан с блоком 5 времени и модулем 6 общего управления, осуществляющего взаимодействие с пультом 10 управления и управляющим компьютером 12. Сигнал с датчика 8 магнитной компоненты или с датчика электрической компоненты, в качестве которого используется измерительная линия 11, поступает в измерительный канал, содержащий последовательно соединенный предусилитель 2 и аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 3. Синхронизация временной шкалы измерений с работой источника электромагнитного поля (на фигурах не показан) и формирование временной шкалы измерений осуществляется с помощью спутниковой навигационной системы через блок 5 времени, соединенный с процессором 4. Сигналы от спутниковой навигационной системы (на фигурах не показана) поступают на блок 5 с помощью специализированных антенн 9. Управление каждым измерительным каналом осуществляется с помощью процессора 4. Общее управление измерительным устройством осуществляется модулем 6 общего управления. Модуль 6 общего управления связан с процессором 4, пультом 10 управления, управляющим компьютером 12 и выполнен с возможностью формирования линейной измерительной шкалы с сохранением постоянной полосы пропускания измерительного канала при увеличении числа точек измерения. Модуль 6 осуществляет обмен данными и командами с процессором 4, сохранение измеренных значений на внутреннем устройстве памяти, интерактивное взаимодействие с оператором посредством пульта 10 управления с индикатором (на фигурах не показан), обмен данными и командами с управляющим компьютером.