Установка для моделювання електромагнітної індукції в землі

Установка для моделювання електромагнітної індукції в землі, яка містить електролітичну ванну, випромінюючу антену, генератор однорідного електромагнітного поля, вимірювальний зонд з приймальними електромагнітними диполями, блок порядку включення електромагнітних диполів, вимірювальний блок, яка відрізняється тим, що в каналах жизлення випромінюючої антени введені генератор проміжної частоти і послідовно з'єднані перший модулятор і підсилювач потужності, причому входи першого модулятора приєднані до виходів генераторів несучої частоти fH і проміжної частоти F n 4 , а вихід підсилювача потужності з'єднаний з випромінюючою антеною, у вимірювальний зонд введені електронний п'ятиканальний комутатор, різницева схема, другий модулятор, частотний перетворювач, фільтр проміжної' частоти і формувач несучої частоти, причому виходи п'яти елек тромагнітних диполів через комутатор приєднані до першого входу різницевої схеми, а Другий вхід різницевої схеми з'єднаний з виходом другого модулятора, вихід формувача несучої частоти приєднаний до входів другого модулятора і перетворювача частоти, другий вхід перетворювача частоти з'єднаний з виходом різницевої схеми, а вихід приєднаний до входу фільтра проміжної частоти, у вимірювальний канал введена розв'язувальна лінія передачі для зв/язку вимірювального зонда з вимірювальним блоком і генераторами, причому вихід фільтра проміжної частоти, формувача несучої частоти, вхід модулятора і керуючий вхід електронного комутатора приєднані до первинних обмоток вхідних трансформаторів розв'язувальної лінії передачі, яка виконана у вигляді послідовно з'єднаних вхідних трансформаторів, двопровідних дроселів, вихідних трансформаторів і трипровідного дроселя, причому вихідні трансформатори приєднані відповідно до входу вимірювального блока і виходів блока порядку включення електромагнітних диполів, генератора несучої fH і генератора проміжної частоти Fm, а клеми живлення +U, - U, О через трипровщний дросель з'єднані з середніми виводами первинних обмоток вихідних трансформаторів і через двопровідні дроселі - з середніми виводами вторинних обмоток вхідних трансформаторів і з відповідними клемами живлення +U, - U, О у вимірювальному зонді. О t (О Винахід відноситься до галузі обчислювальної техніки і може бути використаний в геофізиці для вирішення геологічних задач. Прототипом установки, що заявляється, є пристрій для моделювання електромагнітної індукції (Авт. свід. СРСР №970395, МПК G 06 G 7/48, 1982 р.). Пристрій містить електролітичну ванну, випромінюючу антену, генератор однорідного електромагнітного поля, вимірювальний зонд, гетеродин, блок порядку включення електромагнітних диполів, вимірювальний блок, три лінії передачі. Вимірювальний зонд містить приймальні електромагнітні диполі, підключені до входів відповідних підсилювачів-перетворювачів проміжної частоти, формувач гетеродинної напруги, вхід якого підключений через першу лінію передачі до виходу гетеродина, а вихід - до об'єднаних входів відповідних підсилювачів-перетворювачів проміжної частоти, часовий селектор, вхід якого з'єднаний через другу лінію передачі з блоком порядку включення електромагнітних диполів, а виходи приєднані до керуючих входів підсилювачів-перетворювачів проміжно» частоти. Інформаційний вихід зонда приєднаний через третю лінію передачі до входу вимірювального блока. Кожна лінія передачі виконана у вигляді послідовно з'єднаних світлодіода, світловоду і фотодіода. Однак, цей пристрій має такі недоліки. За рахунок нелінійності оптичного перетворення аналоговий сигнал проміжної частоти великих рівнів неточно передає інформацію про стан CM О) 27464 вхідних високочастотних сигналів, прийнятих диполями. Це обмежує динамічний діапазон реєстрації електромагнітних полів. Крім того вимірювальний зонд потребує автономного джерела живлення. В основу винаходу поставлена задача створити таку установку для моделювання явищ електромагнітної індукції, в якій нове виконання блоків зонда, лінії передачі і вимірювального блока дозволило б розширити діапазон амплітуднофазових вимірів. Задача вирішується тим, що установка містить електролітичну ванну, випромінюючу антену, генератор однорідного електромагнітного поля, вимірювальний зонд з приймальними електромагнітними диполями, блок порядку включення електромагнітних диполів, вимірювальний блок, у якій, згідно з винаходом, в канал живлення випромінюючої антени введені генератор проміжної частоти і послідовно з'єднані перший модулятор і підсилювач потужності, причому входи першого модулятора приєднані до виходів генератора несучої частоти fH і проміжної частоти F™, а вихід підсилювача потужності з'єднаний з випромінюючою антеною, у вимірювальний зонд введені електронний п'ятиканальний комутатор, різницева схема, другий модулятор, частотний перетворювач, фільтр проміжної частоти і формувач несучої частоти, причому виходи п'яти електромагнітних диполів через комутатор приєднані до першого входу різницевої схеми, а другий вхід різницевої схеми з'єднаний з виходом другого модулятора, вихід формувача несучої частоти приєднаний до входів другого модулятора і перетворювача частоти, другий вхід перетворювача частоти з'єднаний з виходом різницевої схеми, а вихід приєднаний до входу фільтра проміжної частоти, у вимірювальний канал введена розв'язувальна лінія передачі для зв'язку вимірювального зонда з вимірювальним блоком і генераторами, причому вихід фільтра проміжної частоти, формувача несучої частоти, вхід модулятора і керуючий вхід електронного комутатора приєднані до первинних обмоток вхідних трансформаторів розв'язувальної лінії передачі, яка виконана у вигляді послідовно з'єднаних вхідних трансформаторів, двопровідних дроселів, вихідних трансформаторів і трипровідного дроселя, причому вихідні трансформатори приєднані відповідно до входу вимірювального блока і виходів блока порядку включення електромагнітних диполів, генератора несучої fH і генератора проміжної частоти Fn4, а клеми живлення +U, - U, О через трипровідний дросель з'єднані з середніми виводами первинних обмоток вихідних трансформаторів і через двопровідні дроселі з середніми виводами вторинних обмоток вхідних трансформаторів і з відповідними клемами живлення +U, - U, О у вимірювальному зонді. Установка містить електролітичну ванну 1, випромінюючу антену 2, генератор 3 однорідного електромагнітного поля, генератор 4 проміжної частоти, перший модулятор 5, підсилювач 6 потужності, вимірювальний блок 7, блок порядку включення електромагнітних диполів 8, випромінюючий зонд 9, який містить п'ять приймальних дипо-, лів 10-14 для п'яти компонент електромагнітного поля, електронний комутатор 15, різницеву схему 16, другий модулятор 17, перетворювач 18 часто ти, фільтр 19 проміжної частоти, формувач 20 несучо)' частоти, чотириканальну розв'язувальну лінію 21 передачі, яка містить вхідні трансформатори 22-25, двопровідні дроселі 2633, вихідні транс-форматори 34-37, трипровідний дросель 38 джерела живлення. Установка працює таким чином. Випромінююча антена 2 через підсилювач потужності 6 живиться струмом високої частоти fH, промодульованим у модуляторі 5 сигналом проміжної частоти Рпч, які генеруються генераторами 3 несучої і 4 проміжної частот. В межах ванни 1 забезпечується певний рівень електромагнітного поля з горизонтальною поляризацією. Напруженість цього поля, а також вторинних полів, що виникають на поверхні електроліту внаслідок занурення туди геоелектричної моделі, вимірюють за допомогою виносного зонда 9. Переміщаючи по заданих профілях зонд 9 з приймальними диполями 10-14, одержують амплітудно-фазові значення п'яти компонент електромагнітного поля (Е х , Н у , Еу, Н х , Hz), які вимірюються за допомогою вимірювального блока 7. Для підвищення точності вимірювання і розширення діапазону амплітудно-фазових вимірів застосований компесаційний метод. Сигнал одного з п'яти диполів 10-14 через електронний комутатор 15 поступає на вхід різницевої схеми 16. На входи модулятора 17 з виходу генератора 3 несучої частоти через розв'язувальну лінію 21 передачі і формувач 20 несучої частоти подається сигнал несучої частоти fM і компенсаційний сигнал проміжної частоти F™, сформований, вимірювальним блоком 7. Отже на другий вхід різницевої схеми 16 з виходу другого модулятора 17 подається сигнал несучої частоти f Hl промодульований компенсаційним сигналом проміжної частоти Fn4. Різниця цих сигналів поступає на вхід частотного перетворювача 18, який виділяє низьку проміжну частоту Fn4. Через фільтр 19 проміжної частоти і розв'язочну лінію 21 передачі сигналів проміжної частоти Fn4 подається на вимірювальний блок 7 для вимірювання і формування еквівалента низькочастотної обвідної F^ вхідного сигналу. Отже у зонді відбувається два частотних перетворення - модулятор 17 утворює високочастотний сигнал для компенсації, а перетворювач 18 частоти виділяє сигнал проміжної частоти Fn4 ~ 2,7 кГц для автоматичного формування еквівалента низькочастотної обвідної для компенсації вхідного сигналу і вимірювання у вимірювальному блоці 7. Це значно підвищує точність вимірів, а отже розширює динамічний діапазон в області малих сигналів. Трансформаторно-дросельна лінія 21 передачі реалізує: 1. Двосторонню передачу інформації між вимірювальним зондом 6 і блоком 36 керування та реєстрації. 2. Передачу живлення від зовнішнього джерела у вимірювальний зонд 6. 3. Електромагнітну розв'язку зонда в частотному діапазоні 20 кГц-20 мГц. Запропонована система вирішує ці задачі за допомогою комбінації трансформаторно-дросельного сполучення. Черсл перехідні трансформатори 20, 34 по лінії з двопровідними дроселями 26, ЗО передається інформаційний сигнал Fn4 із ви 27464 мірювального зонда 9 у вимірювальний блок 7. Через перехідні трансформатори 23, 35 у вимірювальний зонд 9 надходить сигнал високої частоти fH. Трансформатори 24, 36 передають у вимірювальний зонд 9 сигнал компенсації, сформований випромінювальним блоком 7. Трансформатори 25, 37 передають із блока керування та реєстрації керуючі сигнали на електронний комутатор. Дроселі 26-33 забезпечують розв'язку на високих частотах. Для передачі живлення від зовнішнього джерела у вимірювальний зонд 9 використані середні виводи внутрішніх обмоток трансформаторів. Трипровідний дросель 38 забезпечує розв'язку на низьких частотах. Запропонована розв'язувальна лінія передачі є лінійною для сигналів великих рівнів, а отже додатково значно розширює динамічний діапазон вимірювання. Пристрій для моделювання електромагнітної індукції, який є прототипом винаходу, забезпечує динамічний діапазон 60 дб. Завдяки застосуванню компенсаційного методу вимірювання і трансформаторно-дросельної розв'язувальної лінії передачі запропонована установка дозволяє вимірювати сигнали в межах 10мкв-10в(120дб). Всі блоки установки виконані по загальноприйнятих схемах і не мають принципово нових схемотехнічних рішень. ФІГ. 1 ЗІЕ- - З І 6 (— 5 п