Пристрій для пошуку неоднорідностей в земній корі

Пристрій для пошуку неоднорідностей в земній корі та масивах гірських порід, який містить випромінюючу та вимірювальну антени, перетворювач, перший вхід якого з'єднаний з вимірювальною антеною, блок формування двох сигналів з постійною різницею частот, що містить генератор опорної частоти, перший вихід якого з'єднаний з випромінюючою антеною через підсилювач потужності, а другий вихід - з другим входом перетворювача, при цьому вихід перетворювача з'єднаний з C2 2 (19) 1 3 же бути і мови, крім того цей пристрій має дуже складну апаратурну реалізацію (потребує окремого достатньо складного і дорогого фазометра, складного формувача частотно - модульованих сигналів). В основу винаходу поставлена задача вдосконалення пристрою для пошуку неоднорідностей в земній корі в якому шляхом зміни структурної схеми досягають підвищення точності та завадостійкості вимірювання при спрощенні апаратної частини. Поставлена задача вирішується тим, що пристрій для пошуку неоднорідностей в земній корі, який містить випромінюючу та вимірювальну антени, перетворювач, сполучений першим входом з вимірювальною антеною, блок формування двох сигналів з постійною різницею частот, що містить генератор опорної частоти і сполучений першим виходом з випромінюючою антеною через підсилювач потужності та другим виходом з другим входом перетворювача, при цьому вихід перетворювача з'єднаний з вибірковим підсилювачем, згідно з винаходом, блок формування двох сигналів з постійною різницею частот додатково містить перший та другий синтезатори частоти входи яких підключено до виходу генератора опорної частоти та до мікроконтролера, а виходи яких є виходами блока формування двох сигналів з постійною різницею частот відповідно, при цьому другий синтезатор частоти виконаний з можливістю зміни початкової фази вихідного сигналу, крім того додатково введено аналого-цифровий перетворювач, дільник частоти, фільтр нижніх частот, синхронний амплітудний детектор, один вхід якого підключений до виходу вибіркового підсилювача, а другий вхід якого підключено до виходу дільника частоти з постійним коефіцієнтом ділення, вхід якого підключено до генератора опорної частоти блоку формування сигналу з постійною різницею частоти, при цьому виходи аналого-цифрового перетворювача підключені до мікроконтролера, керуючий вхід аналого-цифрового перетворювача підключено до мікроконтролера, а вхід аналого-цифрового перетворювача підключений до виходу синхронного амплітудного детектора через фільтр нижніх частот. Сутність винахіду пояснюється кресленням, де на Фіг.1 зображена структурна схема пристрою для пошуку неоднорідностей в земній корі, в масивах гірських порід. Структурна схема містить блок 1 формувача двох когерентних синусоїдальних сигналів з постійною різницею частоти виконаний на базі двох синтезаторів частоти 5 і 6 (керованих по частоті за допомогою мікроконтролера 3), підключених до одного генератора опорної частоти 4 вихід синтезатора частоти 5 підключено до входу підсилювача потужності 9, до виходу якого підключена випромінююча антена 8. Вихід синтезатора частоти 6 підключено до другого входу перетворювача частоти 12, перший вхід якого з’єднано з приймальною антеною 11. Вихід перетворювача 12 підключено до входу вибіркового підсилювача 13, вихід якого підключено до одного із входів синхронного амплітудного детектора 14 , другий вхід якого під 91161 4 ключено до виходу дільника частоти 7 синусоїдального сигналу, вхід якого з'єднано з виходом генератора опорної частоти 4 . Вихід синхронного амплітудного детектора підключено через фільтр нижніх частот 10 до аналогового входу аналогоцифрового перетворювача 2, керованого мікроконтролером 3, при чому виходи мікроконтролера 3 з'єднано також зі входами керування синтезаторів частоти 5 та 6, а вхід з виходами аналогоцифрового перетворювача 2. Пристрій працює наступним чином. Блок 1 формування двох сигналів з постійною різницею частот подає сигнал заданої частоти з синтезатора 5 через підсилювач на антену 8, що випромінює, який створює в навколишньому просторі електромагнітне поле. Це поле, проходячи через масив порід, індукує в них вихрові струми, які, у свою чергу, створюють вторинне електромагнітне поле, амплітуда і фазовий зсув якого залежить як від електричних властивостей масиву порід, так і від наявних в ньому неоднорідностей. Вторинне електромагнітне поле приймається вимірювальною антеною 11, сигнал з якої поступає на перетворювач 12. На другий вхід цього же перетворювача 12 поступає сигнал заданої частоти з блоку 1 формування двох сигналів з постійною різницею частот (з синтезатора 6). Перетворювач 12 виділяє сигнал проміжної частоти ( частота якого залишається постійною у всьому діапазоні зміни частот сигналів, що випромінюються антеною 8). Сигнал проміжної частоти підсилюється вибірковим підсилювачем 13 і подається на перший вхід синхронного амплітудного детектора 14, на другий вхід якого подається сигнал такої ж частоти, який отримується з дільника частоти 7 сигналу генератора опорної частоти 4. На виході синхронного амплітудного детектора 14 за допомогою фільтра 10 отримується сигнал постійної напруги, значення якої буде пропорційне амплітуді та фазі вимірювального синусоїдального сигналу. Отриманий сигнал постійної напруги з фільтра 10 перетворюється в код за допомогою аналого-цифрового перетворювача 2, керованого мікроконтролером 3 подається на цифровий вхід мікроконтролера 3. Оскільки сигнал пропорційний амплітуді та фазі, то для вимірювання амплітуди цього сигналу за допомогою програми мікроконтролера виконується підстройка по фазі синтезатора 6 доки на виході фільтра 10 не буде максимальна амплітуда сигналу. При цьому значення коду на виході аналого-цифрового перетворювача 2 буде відповідати амплітуді сигналу, а значення коду підстройки фази синтезатора 6, яке забезпечується мікроконтролером 3, при якому наступив максимум амплітуди, буде відповідати зсуву фаз вимірювального сигналу. Таким чином фактично буде реалізовуватись найбільш точний у вимірювальній техниці компенсаційний метод вимірювання різниці фаз, при чому без використання окремого фазометра . Все це можливо завдяки тому що для першого 5 та другого 6 синтезаторів частоти використовується один спільний опорний генератор 4, і отримуємо фактично когерентні сигнали різних частот з обох синтезаторів. Особливо слід відзначити, що запропоно 5 91161 ваний пристрій має підвищену завадостійкість завдяки тому, що вимірювальній сигнал постійної напруги який отримується на виході синхронного амплітудного детектора буде пропорційний тільки першій гармоніці вимірювального сигналу отриманого антеною 11, бо на вхід синхронного амплітудного детектора з дільника частоти 7 подається синусоїдальний сигнал. Крім того пристрій може мати підвищену чутливість а також завадостійкість завдяки тому, що підсилення прийнятого сигналу виконується фактично на фіксованій частоті за допомогою вузькосмугового вибіркового підсилювача проміжної частоти 13, який в цьому випадку може мати великий коефіцієнт підсилення і дуже малий рівень шумів. Слід також відзначити що Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 6 прецизійне вимірювання зсуву фази прийнятого сигналу виконується фактично без використання окремого дорогого приладу - фазометра тому, що як було сказано вище результат вимірювання зсуву фаз отримується як побічний продукт при вимірюванні амплітуди. Це значно спрощує апаратурну реалізацію пристрою, зменшує габарити і енергоспоживання, що в свою чергу робить пристрій мобільним. В якості синтезаторів частоти можуть бути використані наприклад: мікросхеми AD9834, що реалізовують метод DDS, і можуть генерувати сигнали в діапазоні частот від 0 до 100Мгц з можливістю зміни не тільки частоти але й початкової фази сигналу з дуже малим дискретом по командам мікроконтролера. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601