АППАРАТУРА ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО ЭЛЕКТРОПРОФИЛИРОВАНИЯ

АППАРАТУРА ДЛЯ НЕПРЕРЫВПОГО ЭЛЕКТРОПРОФИЛИРОВАПИЯ
Полезная модель относится к геофизике и предназначена для проведения исследований методом электропрофилирования на переменном токе в движении без гальванического контакта с землей.
Известна аппаратура частотного электромагнитного зондирования, состоящая из генераторного устройства, содержащего задающий генератор, усилитель мощности и питающий диполь, а также приемного устройства, содержащего приемник сигнала и широкополосный усилитель. В генераторное устройство между задающим генератором и усилителем мощности включены последовательно соединенные между собой делитель частоты и схема управления. А в приемное устройство между приемником сигнала и широкополосным усилителем дополнительно введены последовательно включенные между собой предварительный усилитель, узкополостные режекторные RC - фильтры, блок фильтров и детектор (АС № 1073726, G 01 v 3/08, G 01 R 19/02. Опубл. 15.02.84 г. Бюл. № 6).
Недостатком известной аппаратуры является наличие погрешностей при регистрации излучаемых сигналов из-за сложности согласования амплитудно-частотных характеристик задающего генератора и регистрирующего устройства.
Известно также устройство для геоэлектроразведки, содержащее генераторную и измерительные цепи, в которые последовательно включены последовательно соединенные радиокорректоры точного времени и блок сброса сигнала (АС № 642663, G 01 V 3/10. Опубл. 15.01.79 г. Бюл. № 2).
v3/10
Однако при проведении работ на промерзающих и мерзлых грунтах, зонах развития многолетнемерзлых пород (ММП) это устройство дает большие погрешности из-за использования низкой (а не высокой частоты) излучаемого сигнала при исследовании верхней части разреза.
Наиболее близкой к предлагаемой по совокупности признаков является аппаратура непрерывного электропрофилирования (НЭП), содержаш;ая генераторное устройство с входящими в него блоком выработки рабочей частоты, выходным усилителем и двух изл5 ающих антенн, приемно-регистрирующее устройство с входящими в него смесителем, гетеродином и приемной антенной (Аппаратура непрерывного электропрофилирования НЭП. Паспорт ИС 2.718.000 ПС - М.: НПО Стройизыскания, 1988 г.).
Но эта аппаратура обладает невысокой точностью измерений из-за того, что генерирующее устройство излучает сигнал нестабильной частоты, и гетеродин приемно-регистрирующего устройства вырабатывает сигнал также нестабильной частоты. Кроме того аппаратура неудобна в работе из-за необходимости постоянной подстройки частоты гетеродина.
Задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является повышение точности измерений величины электрического сопротивления пород, снижение энергоемкости и повышение ремонтнопригодности аппаратуры.
Для решения указанной задачи в аппаратуре непрерывного электропрофилирования, содержащей генераторное устройство (ГУ) с входящими в него блоком выработки рабочей частоты, импульсным усилителем и приемно-регистрирующее устройство (ПРУ) с входящими в него гетеродином, смесителем, самописцем с лентопротяжным механизмом, источником питания, блок выработки рабочей частоты и гетеродин выполнены каждый соответственно в виде кварцевого генератора. А в генераторное и в приемно-регисгрирующее устройетва дополнительно введены в каждое из них делитель частоты и коммутатор. При этом выход кварцевого генератора ГУ подсоединен ко входу коммутатора, один выход которого подключен ко входу импульсного усилителя непосредетвенно, а другой - через делитель частоты, выход кварцевого генератора ПРУ подсоединен ко входу второго коммутатора, один выход которого подключен ко входу смесителя непосредетвенно, а другой - через второй делитель частоты. Двигатель же лентропротяжного механизма самописца подключен через выключатель к источнику питания.
Выполнение блока выработки рабочей частоты генераторного устройетва в виде кварцевого генератора позволяет излучать етабильную рабочую чаетоту, что повышает точноеть измерений величины электрического сопротивления пород.
Выполнение же гетеродина приемно-регистрирующего устройетва в виде кварцевого генератора тоже позволяет вырабатывать етабильную чаетоту, что также повышает точность измерений величины электрического сопротивления пород.
Введение в генераторное уетройство между кварцевым генератором и импульсным усилителем делителя чаетоты дает возможноеть использовать в кварцевом генераторе кварцевые резонаторы с различными резонансными чаетотами, что делает аппаратуру более универсальной и повышает ее ремонтнопригодноеть.
И введение делителя частоты в приемно-регистрирующее уетройетво между кварцевым генератором и смесителем дает возможность использовать в кварцевом генераторе кварцевые
резонаторы с различными резонансными частотами, что также делает апнаратуру более универсальной и новышает ее ремонтнопригодность.
Введение же коммутаторов позволяет подавать сигналы от кварцевых генераторов ГУ и ПРУ на импульсный усилитель и смеситель или непосредственно (если частота кварцевого генератора равна рабочей частоте), или через делитель частоты (если частота кварцевого генератора отлична от рабочей частоты).
А подключение двигателя лентопротяжного механизма самописца к источнику питания приводит к снижению потребляемой двигателем мощности за счет перевода режима работы двигателя с прерывистого на постоянный, т. е. за счет снижения количества пусковых циклов (когда потребляемый ток максимален). Подключение же двигателя к источнику питания через выключатель позволяет запускать и останавливать лентопротяжный механизм соответственно в моменты начала и окончания регистрации вторичного поля, снижая тем самым энергоемкость аппаратуры.
На фиг. 1 представлена структурная схема аппаратуры для непрерывного профилирования, на фиг. 2 - блок-схема генераторного устройства, а на фиг. 3 - блок-схема приемнорегистрирз ющего устройства.
Аппаратура для непрерывного электропрофилирования (фиг. 1) состоит из генераторного 1, приемно-регистрирующего устройств; 2 и шнура-тяги 3.
Генераторное устройство 1 (фиг. 2) в свою очередь состоит из блока вьфаботки рабочей частоты в виде кварцевого генератора 4, коммутатора 5, делителя частоты 6, импульсного усилителя 7, антенного блока 8 и источника питания 9.
А приемно-регистрирующее устройство 2 (фиг. 3) состоит из приемной антенны 10, истокового повторителя 11, узкополосного усилителя 12, смесителя 13, гетеродина в виде кварцевого генератора 14, коммутатора 15, делителя частоты 16, усилителя промежуточной частоты 17, логарифмического усилителя 18, синхронного детектора 19, самописца 20 с входящим в него двигателем лентопротяжного механизма (не показаны), источника питания 21 и вьжлючателя 22.
Аппаратура для непрерывного электропрофилирования работает следующим образом.
Первоначально при проведении геофизических исследований подают напряжение на генераторное 1 и приемнорегистрирующее 2 устройства соответственно от источников питания 9 и 21 (фиг. 2, 3).
В момент начала регистрации вторичного поля запускают самописец 20 путем подачи с помощью вьжлючателя 22 напряжения от источника питания 21 на двигатель лентопротяжного механизма (фиг. 2).
Кварцевый генератор 4 вырабатывает основную частоту, например, 14 кГц. Сигнал основной частоты поступает на импульсный усилитель 7, работающий в ключевом режиме. Нагрузкой усилителя 7 служит первичная обмотка резонансного трансформатора (не показан), со вторичной же обмотки трансформатора высокое напряжение рабочей частоты поступает в антенный блок 8.
Таким образом генераторное устройство 1 током фиксированной частоты через антенный блок 8 возбуждает в исследуемом разрезе горных пород электромагнитное поле.
А приемно-регистрирующее устройство 2 (фиг. 3) осуществляет на некотором от точки возбуждения расстоянии, онределяемым длиной нерастягивающегося и непроводящего шнуратяги 3 (фиг. 1), избирательный прием вторичного поля и обработку сигнала частотой 14 кГц, наводимого в приемной антенне 10 от генераторного устройства 1.
Входной сигнал с приемной антенны 10 поступает на истоковый повторитель 11 с аттенюатором (не показан), дающим ослабление входного сигнала, например в 3 и 10 раз. Далее сигнал подается на узкополосный усилитель 12, настроенный на частоту 14 кГц. С выхода усилителя 12 сигнал поступает на первый вход смесителя 13, на второй вход которого поступает сигнал от кварцевого генератора 14.
В случае отсутствия в генераторном 1 (фиг. 2) и приемнорегистрирующем 2 (фиг. 3) устройствах кварцевых резонаторов с требуемой рабочей частотой применяют кварцевые резонаторы, частота которых кратна рабочей частоте. При этом применяют делители частоты 6 и 16 с коэффициентом деления, кратным частоте используемых резонаторов.
В указанном случае сигналы на усилитель 7 (в генераторном устройстве 1) и смеситель 13 (в приемно-регистрирующем устройстве 2) подаются соответственно через коммутаторы 5 и 15, но не непосредственно, а через делители частоты 6 и 16 с нужным коэффициентом деления.
Сигнал промежуточной частоты, например, 500 Гц с выхода смесителя 13 подается на усилитель промежуточной частоты 17. Усиленный сигнал промежуточной частоты поступает на логарифмический усилитель 18, с выхода которого сигнал подается одновременно на синхронный детектор 19 и в его канал формирования опорного сигнала (не показан) для синхронного детектирования.
С выхода синхронного детектора 19 сигнал поступает на самописец 20, протяжка ленты лентопротяжного механизма которого осуществляется с выбранной постоянной скоростью. Скорость движения ленты самописца 20 устанавливается и регулируется величиной подаваемого на двигатель лентопротяжного механизма напряжения от источника питания 21 через выключатель 22.
Так как возбуждение и прием электромагнитного поля осуществляется без гальванического контакта с землей, то измерения проводятся непрерывно, в процессе движения оператора. При перемещении приемно-регистрирующего устройства 2 в процессе движения оператора осуществляется избирательный прием вторичного поля.
По величине напряженности вторичного поля, отмечаемой в логарифмическом масштабе на ленте самописца 20, судят о геологическом строении исследуемого объекта и физических характеристиках слагающих его горизонтов.