Пристрій для налагодження та перевірки пошукових електромагнітних систем

Пристрій відносять до вимірювальної техніки, а також до моделювання сигналів складної форми, можна використовувати для налагодження та перевірки імпульсних геофізичних та електромагнітних маркерних систем, призначених для точної розмітки вздовж осі підземних комунікацій, позначення їх функціонально важливих елементів і точної прив'язки даних зовнішнього та внутрішньотрубного обстежень магістральних нафто-, газо- і продуктопроводів. Відомий пристрій, що складається з генератора тактових імпульсів, подільника частоти, чотирьох адресних лічильників, перетворювача двійкового коду в позиційний, RS-тригера, двох формувачів фаз, трьох лічильних тригерів, трьох елементів затримки, блока збереження складових сигналу, блока збереження значень коефіцієнтів перемноження, двох комутаторів і п'яти регістрів [1]. Пристрій [1] виробляє на своєму виході в цифровому вигляді три синусоїдальні сигнали з керованими амплітудами і фазами і призначений для метрологічного забезпечення геофізичних інформаційно-вимірювальних систем, що реалізують гармонічні електромагнітні методи пошуку і розвідки покладів корисних копалин. До недоліків аналога [1] можна віднести те, що він не забезпечує можливості налагодження і перевірки імпульсних електромагнітних пошуково-вимірювальних систем. Відомий також цифровий генератор функцій, що містить генератор тактових імпульсів, n адресних лічильників, елемент співпадінь, мультиплексор, елемент затримки, постійний запам'ятовуючий пристрій, елемент затримки, суматор, буферний регістр і регістр результату [2]. Цей аналог генерує цифровий сигнал, що представляє собою суму експонент із керованими амплітудами і сталою загасання і може використовуватися для налагодження і перевірки апаратури дослідження середовищ і об'єктів ядерними та оптичними методами. Аналогу [2] властивий недолік аналога [1]. Найбільш близьким по технічній суті до технічного рішення, що заявляється, є пристрій для налагодження і перевірки імпульсної електророзвідницької апаратури, який складається з генератора тактових імпульсів, першого і другого подільників частоти формувача коду фази, схеми порівняння кодів, генератора синусоїдальних сигналів, лічильного тригера, генератора експоненціальних сигналів, генератора випадкових сигналів, джерела постійного струму і суматора струмів, причому вихід генератора тактових імпульсів з'єднаний з виходами першого і другого подільників частоти і входом генератора випадкових сигналів, вихід першого подільника частоти з'єднаний з входом генератора синусоїдальних сигналів, вихід другого подільника частоти з'єднаний з тактовим входом генератора експоненціальних сигналів, вихід формувача коду з'єднаний з першими п входами схеми порівняння, до других п входів якої підключені цифрові виходи генератора синусоїдальних сигналів, вихід „рівне" схеми порівняння з'єднаний з тактовим входом лічильного тригера, входом установки в нуль другого подільника частоти і входом запуску генератора експоненціальних сигналів, вихід лічильного тригера з'єднаний з входом керування знаком генератора експоненціальних сигналів, виходи джерела постійного струму та генераторів синусоїдальних, експоненціальних і випадкових сигналів підключені до входів суматора струмів, а вихід останнього є виходом пристрою [2] (прототип). Прототип відтворює на своєму виході сигнал U1( t ) = A m ( wt + j ) + B m ( - at ) + h( t ) + U0 , (І) де: A m - амплітудне значення синусоїдальної складової з частотою w і початковою фазою j ; B m максимальне значення експоненціальної складової з постійною загасання a ; h( t ) - випадкова складова і U0 напруга зміщення результуючого сигналу, тобто він генерує калібрувальний електричний сигнал із заданими числовими характеристиками, близький по структурі до реального сигналу, що реєструється при геоелектророзвідці. Недоліком прототипу є те, що він не забезпечує генерування сигналів, що випромінюються електромагнітними маркерами, закопаними в грунті над функціонально важливими елементами і вузлами підземних комунікацій, тобто не забезпечує можливості налагодження і перевірки електромагнітних маркерних систем. Задачею заявленого технічного рішення є розширення функціональних можливостей. Для вирішення цієї задачі в пристрій для налагодження та повірки пошукових електромагнітних систем, що складається з генератора тактових імпульсів, першого і другого подільників частоти, генераторів синусоїдальних, експоненціальних і випадкових сигналів, джерела постійної напруги і суматора, в якому до виходу генератора тактових імпульсів підключені тактові входи першого і другого подільника частоти і вхід генератора випадкових сигналів, аналоговий вихід якого приєднаний до першого входу суматора, до виходів першого і другого подільників частоти приєднані відповідно входи генератора синусоїдальних і експоненціальних сигналів, додатково введені генератор синхронізуючих імпульсів, елемент диференціювання, імпульсний трансформатор, помножувач аналогових сигналів і спарені перший і другий перемикачі, причому до виходу генератора синхронізуючих імпульсів приєднані входи установки в нуль першого і другого подільників частоти і вхід елемента диференціювання, до виходу якого підключений незаземлений вивід первинної обмотки імпульсного трансформатора до виходу генератора експоненціальних сигналів приєднані перший нерухомий контакт першого і другий нерухомий контакт другого перемикачів, до другого нерухомого контакту першого перемикача і першого нерухомого контакту другого перемикача підключений вихід джерела постійної напруги, рухомий контакт першого перемикача з'єднаний з першим входом помножувача аналогових сигналів, до другого входу якого підключений вихід генератора синусоїдальних сигналів, вихід помножувача аналогових сигналів підключений до другого входу суматора, а до третього і четвертого входів останнього приєднані відповідно рухомий контакт другого перемикача і незаземлений вивід вторинної обмотки імпульсного трансформатора. Додатково введені в пристрій для налагодження та повірки пошукових електромагнітних систем елементи широко використовуються в різноманітних пошуково-вимірювальних системах і спеціалізованих генераторах сигналів складної форми, але окремо вони не мають властивостей, які забезпечили 6 вирішення поставленої задачі. Такі властивості має лише їх запропонована сукупність, тобто, вступаючи у взаємодію, признаки сукупності надають заявленому пристрою нову якість, яка відповідає критерію „суттєві відмінності". Суть винаходу пояснюється за допомогою креслень, де на фіг.1 показана структурна схема заявленого пристрою, а на фіг.2 - епюри сигналів, що пояснюють його роботу. Пристрій для налагодження та повірки пошукових електромагнітних систем складається з генератора синхронізуючих імпульсів 1, генератора тактових імпульсів 2, першого і другого подільників частоти 3 і 4, генераторів синусоїдального, випадкового і експоненціального сигналів 5, 6 і 7, елемента диференціювання 8, імпульсного трансформатора 9, джерела постійної напруги 10, помножувача аналогових сигналів 11, першого і другого спарених перемикачів 12 і 13, суматора 14 з вихідною клемою 15. До виходу генератора синхронізуючих імпульсів 1 підключені входи установки в нуль першого і другого подільників частоти 3 і 4 і вхід елемента диференціювання, а до виходу генератора тактових імпульсів 2 підключені тактові входи подільників частоти 3 і 4 та вхід генератора випадкових сигналів 6. до виходів подільників частоти 3 і 4 приєднані входи генераторів 5 і 7 відповідно. Вихід генератора синусоїдальних сигналів 5 приєднаний до першого входу помножувача аналогових сигналів 11, другий вхід якого з'єднаний з рухомим контактом першого перемикача 12. Вихід генератора випадкових сигналів 6 приєднаний до першого входу суматора 14, другий, третій і четвертий входи якого з'єднані відповідно з виходом помножувача аналогових сигналів 11, рухомим контактом перемикача 13 і незаземленим виводом вторинної обмотки імпульсного трансформатора 9. Вихід генератора експоненціальних сигналів 7 з'єднаний з першим нерухомим контактом перемикача 12 і другим нерухомим контактом перемикача 13, перший нерухомий контакт якого і другий нерухомий контакт перемикача 12 підключені до виходу джерела постійної напруги 10, а вихід елемента диференціювання 8 підключений до незаземленого виводу первинної обмотки імпульсного трансформатора 9. Пристрій для налагодження та повірки пошукових електромагнітних систем забезпечує в першому режимі генерування сигналу (1), а в другому - сигналу U1( t ) = A mBm sin(wt ) exp(- at ) + h( t ) + U0 (2) і працює наступним чином. Розглянемо дію пристрою в двох режимах, а саме: - перший і другий перемикачі знаходяться в режимі, показаному на фіг.1; - перемикачі 12 і 13 переведені в протилежне положення. Генератор синхронізуючих імпульсів 1 виробляє імпульсну послідовність показану на діаграмі 1 на фіг.2, а генератор 2 - послідовність прямокутних імпульсів з частотою f 0 . Сигнал в виходу генератора 1 подається на входи установки в нуль подільників 3 і 4, на тактові входи яких поступає сигнал з виходу генератора 2, який теж подається на вхід генератора випадкових сигналів 6. Після кожного обчислення на виходах подільників частоти 3 -1 -1 і 4 утворюються періодичні імпульсні послідовності з частотами f0 k 3 та f0 k 4 , де k 3 і k 4 - коефіцієнти ділення подільників 3 і 4. під дією імпульсної послідовності з виходу подільника 3 на виході генератора 5 виникає синусоїдальна напруга з амплітудою A m (діаграма 2 на фіг.2). Одночасно з генеруванням синусоїдального сигналу на виході генератора 6 утворюється випадковий сигнал (діаграма 5 на фіг.2), а на виході генератора 7 експоненціальна імпульсна послідовність з максимальними значеннями B m (діаграма 3 на фіг.2). В момент початку формувань експоненціальних імпульсів на виході імпульсного трансформатора 9 утворюється короткий високовольтний імпульс з амплітудою E0 » 300 ¸ 500B (діаграма 6 на фіг.2). В першому режимі на перший і другий входи помножувача 11 поступає синусоїдальний сигнал і постійна напруга U0 і на виході останнього виникає наруга Un1 ( t ) = A mU0 sin( wt ) . Сигнали з виходів генератора 6, помножувача 11, рухомого контакту перемикача ІЗ і вторинної обмотки трансформатора 9 поступають на входи суматора 14 і на виході 15 останнього утворюється сигнал Un1 ( t ) = A mU0 sin( wt + j ) + B m exp(at ) + h( t ) , (3) аналогічний до сигналу прототипу. При переведенні пристрою з допомогою перемикачів 12 і 13 в режим 2 на виході помножувача 11 утворюється напруга Un 2 ( t ) = A mB m sin( wt ) exp(at ) , (діаграма 4 на фіг.2), а на рухомому контакті перемикача 13 напруга U0 В результаті на виході 15 пристрою виникає напруга, що описується формулою (2) (діаграма 6 на фіг.2). Зміною коефіцієнтів ділення k 3 і k 4 задаються необхідні значення частоти w та постійної загасання a сигналів на виходах генераторів 6 і 7. В першому режимі, як і в прототипі, на виході заявленого пристрою утворюється сигнал, що виникає при імпульсній індуктивній електророзвідці родовищ корисних копалин, а в другому режимі - сигнал від електромагнітних маркерів, що закопані над функціонально важливими елементами підземних комунікацій (нафто-, газо- та продуктопроводів, електро- та телекомунікацій, мереж, тощо). Заявлений пристрій забезпечує налагодження і перевірку імпульсних геоелектрозвідницьких і електромагнітних систем, тобто в порівнянні з прототипом володіє більш широкими функціональними можливостями. Список використаної літератури 1. А.с. 1388842. СССР. МПК4G06Р1/02. Цифровой генератор функций / О.П.Бухало, П.П. Драбич - Опубл. 15.04.88, Бюл.№14. 2. А.с. 1324092. СССР. МЛК4НОЗКЗ/84, G06F1/02. Цифровой генератор функций / О. П. Бухало, П. П. Драбич, А. А. Старинский, Р. Ф. Федорив - Опубл. 15.07.87, Бюл.№26. 3. А.с. 1241177. СССР. МПК4G01V3/10. Устройство для настройки и поверки импульсной электроразведочной аппаратуры / О.П. Бухало, П.П. Драбич - Опубл.30.06.86, Бюл.№24. (прототип).