Пристрій для моделювання елекромагнітної індукції

Союз Советских Социалистических Республик СВИДЕТЁЯЬСТ! (61) Дополнительное к аэт. свид-ву {22)3аявлено 0 1 . 0 4 . 8 1 (21) 3267197/18-24 с присоединением заявки № Государственный комитет (511М.КП.3 G 06 G 7/48 (23) Приоритет СССР по делам изобретений и открытий Опубликовано 301082. Бюллетень №40 681.333 (088.8) Дата опубликования описания 30.10.82 А.И.Билинский, .И.Ю.Голубинка, и И.П.Мороз (72) Авторы изобретения В.М.Кобзова Институт прикладных проблем механики и математики А Украинской ССР Н (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ 1 Изобретение относится к электрическому моделированию и может быть использовано в геофизике при решении задач электроразведки. Известно моделирующее устройство, содержащее ванну с электролитом и моделями, возбуждающий генератор с антенной системой для создания в области ванны однородного электромагнитного поля, измерительный зонд, включающий в себя датчик электромагнитного поля ( приемные электромагнитные диполи), частотный преобразователь и развязочные линии передачи ,например, трансформаторные или оптические , осуществляющие гальваническую развязку с приемно-регистрирующим прибором £ l ] . Наиболее близким по технической сущности к изобретению является моделирующее устройство, также содержащее ванну с электролитом и моделями, возбуждающий генератор с антенной системой, измерительный зонд, частотный преобразователь, гетеродин и формирователь гетеродинного напряжения [2]» Известные моделирующие устройства с удовлетворительной точностью работают до частот 5-10 МГц, так как существующие измерительные зонды моделирующих устройств не обеспечивают достаточной точности из-за о с таточного антенного эффекта (синфазной составляющей помех, возбуждаемых электромагнитным полем), обусловленного соединительными проводами и переключателем приемных диполей, которые соединяют их с частотним преоб10 разователем. Длина соединительных проводов достаточна, чтобы паразитная наводка от электромагнитных полей на высокой частоте была ощутимой. При тщательной развязке измерительного зонда от приемно-регистрируквдих приборов, например, с помощью передачи по световоду оптических сигналов экспериментально было установлено, что антенный эффект воз20 никает только на вышеупомянутом участке- Диаграмма направленности приемных Электромагнитных диполей на повышенных частотах поэтому искажается и это искажение тем з н а чительнее, чем меньше габариты при25 емных диполей. Этим обуславливается неточность измерения составляющих электромагнитного поля. Большие габариты моделирующих 30 ванн (4*4 метра) известных устройств. 970395 а следовательно, и большие габариты при этом вход временного селектора является вторым входом измерительного моделей геоэлектрнческих структур зонда, а выходы подключены к управтакже создают трудности при решении ляющим входам соответствующих усилиряда трехмерных задач* В основном телей-преобраэователей промежуточэти трудности связаны с изготовленой частоты. нием крупных моделей, тяжелых по веНа фиг.1 приведена блок-схема устсу, и установлением их в ванну. Таройства для моделирования электрокое устройство непередвижное. Чтомагнитной индукцииЇ на фиг.2 - функбы уменьшить линейные размеры ванны, циональная схема измерительного зоннапример, в два раза, необходимо да. для обеспечения того же частотного 10 Устройство содержит электролитиперекрытия при соблюдении коэффици1чеекуга ванну 1 с моделями, генератор ентов подобия повысить частотный 2 однородного электромагнитного поля, диапазон устройства в четыре излучающую антенну 3, измерительный , где X ~ длина волны в зонд 4, электромагнитные диполи 5-7 трехкомлонентные (Hj,., Ну, Н г ) , катушэлектролите, f - частота электромагки которых имеют взаимно перпендинитного поля, р - удельное сопротивкулярную намотку на кубической изоляление электролита). Для соблюдения ционной основе, электромагнитные линейной разрешающей способности диполи 8 и 9 двухкомпонентные (Е„ и размеры приемных диполей должны 20 Еу), усилители-преобразователи 10-14 быть во столько ке уменьшены. Поэтопромежуточной частоты, фильтр 15 прому сьчеиь актуальной задачей остается межуточной частоты, светодиод 16, уменьшение помех ча высокочастотном световод 17, фотодиод 18, измерителькрае диапазона. ный блок 19, формирователь 20 гетеро•ус Цель изобретения - повышение точ- * 3 динного напряжения, фотодиод 2 1 , ісве*товод 22, светодиод 23 f гетероности моделирования на повышенных дин 24, временной селектор 25, фочастотах. тодиод 26, световод 27, светодиод Поставленная цель достигается тем, 28, блок 29 задания порядка включечто в известном устройстве, содерния электромагнитных диполей. жащем электролитическую ванну, гене- 30 ратор однородного электромагнитного поля, излучающую антенну, гетеродин, блок задания порядка включения электромагнитных диполей, измериїелькый блок , три линии передачи и измеритель-35 ный* зоид, первый вход которого подключен через первую линию передачи к выходу гетеродина, второй вход через вторую линию передачи - к выходу блока задания порядка включения 40 электромагнитных диполей, а выход через третью линию передачи - к входу измерительного блока, причем, измерительный зонд содержит приемные электромагнитные диполи, включенные лс к входам соответствующих усилителейпреобразователей промежуточной частоты и формирователь гетеродинного напряжения, выход которого подключен к объединенным входам усилите50 лей-преобразователей промежуточной частоти, а вход является первым входом измерительного зонда, каждая линия передачи выполнена в виде последовательно соединенных светодиода, световода и фотодиода, а ->5 Устройство работает следующим образом. Электромагнитное поле, создаваемое в области ванны 1 антенной 3, возбуждает в электромагнитных диполях 5~9 измерительного зонда 4 электрический сигнал. Сигнал от одного из диполей 5-9, в зависимости от поступления разрешающего потенциала (иьшулъса)от временного селектора 25, поступает через один из усилителей-преобразователей 10-14 промежуточной частоты в виде промежуточной частоты на вход фильтра 15 промежуточной частоты, размещенного снаружи магнитных диполей. Отфильтрованный и усиленный по току активным фильтром электрический сигнал промежуточной частоты поступает на светодиод 16, где преобразуется в световой поток и по световоду 17 передается через фотодиод 18 на блок 19. Для обеспечения режима преобразования частоты преобразователей 10-14 в диагональ балансной схемы усилители-преобразователи промежу'от формирователя 20 гетеродинного точной частоты измерительного зонда напряжения поступает напряжение геразмещены внутри катушек электромагтеродина 24. Частота гетеродинного нитных диполей и в измерительный зонд введены временной селектор и 60 колебания задается внешним гетеродином 24 р колебание которого с фильтр промежуточной частоты, вход помощью светодиода 23 преобразуеткоторого соединен с объединенными ся в световое излучение, которое выходами усилителей-преобразователей по световоду 22 поступает на фотопромежуточной частоты, а выход является выходом измерительного зонда, 65 диод 2 1 г где преобразуется опять 970395 в электрический сигнал, который в Устройство позволяет реализовать формирователе 20 принимает стандартточность измерения электромагнитных ный уровень. полені до 1% в диапазоне свыше 35 МГц, Последовательность работы усилитеупростить моделирование задач в двух лей-преобразовагелей ]0-14 промеполяризациях электромагнитного поля жуточной частоты з а д а е т с я вклю(К и Н -поляризациях) п тем са№гм чающими импульсами, поступающими от расширить класс решаемых з а д а ч . временного селектора 25, которое в Формула изобретения определенном порядке открывают ба~ зово-эмиттерные переходы транзистоУстройство для моделирования электров усилигелей-преобразователей про- 10 ромагнитной индукции, содеркащез межуточной частоты, тем самым осуэлектролитическую ваниу, генератор ществляя последовательный опрос однородного электромагнитного коля, каждого измерительного канала. излучающую антечку, гетеродин, блок Электромагнитные диполи и усилизадания порядка включения электротели-преобразователи промежуточной магнитный дипоіей, измерительный частоты выпопнешл конструктивно в блок, три линии передачи и измеривиде отдельного у з л а , соединенного тельный зонд, первіїй вход которого с фильтром 15 промежуточной частоты, подключен через цорву-о линию передаформирователем 20 гетеродинного начи к выходу гетеродина, вг'орой в^од пряжения и временным селектором 25 через вторую линию передачи - к выпосредством разъема и вместе со с в е ходу блока задания порядка вклютодиодом 16, фотодиодами 21 и 26 г чения электромагнитных диполей, световодами 17, 22 и 27 составляют через третьи) ліїикто передачи - к вхоизмерительный зонт; 4. да измерительного блока, причем и з мерительный зопд содержит приемные Фильтр 15 промежуточной частоты, электромагнитные диполи, подключенаналогично известным устройствам, ные к входам соответствующих усисодержит симметричный резонансный лителей -прообраз овател ейпромемуточLC-контур 30 и дополнительный активкой частоты, и формирователь гетероный низкочастотный RC-фильтр 3 1 , динного напряжения, вьзход которого 30 улучшающий согласование его- со свеподкпючен к объединенным входам уситодиодом 16. питєлей-преобраз овател ей гтромежу точФормирователь 20 гетеродинного ной частоты, а заход является первым напряжения состоит из фотоусилителя 32 акодом измерительного зонда, о т и ограничителя 33, Вход фотоусилил и ч а ю щ е е с я тем, ч т о , с теля соединен с фотодиодом 2 1 , а вы- 35 целью повышения точности моделиро«а-* ход с ограничителем, где гетеродинное иня, каждая линия передачи вчпшшенапряжение принимает стандартный на в виде последовательно соединенуровень и фор^^ту. ных светодиода, световода и фотоди-" Временной селектор 25 состоит из ода, а усилители-преобразователи профотоусилнхеля 34, трехразрядного 40 межуточной частоты измерителе ного двоичного счетчикового делителя 35 зонда размещены внутри катуїаєк злекти дешифратора 36. Кодовые электричесромагшгтных диполей, к н измоуит&лькие импульсы от блока 29 с помсицыэ ный зонд введены временной селектор светодиода 28 преобразуются в светои фильтр промежуточной частоты, вход вые, которые через световод 27 покоторого соединен с объединенНОЇУЙІ ступают на фотодиод 26, где преобвыходами усилителей-преобразователей разуются опять в электрический с и г промежуточной частоты, а выход явнал. Усиленные фотоусииителем 34 л я е т с я выходом измерительного зопда, временного селектора 25 импульсы при этом вход временного селектора поступают на трегг>азрядЕ*ый счетчкко- с л является вторим входом и'згі^рії'іельновыи делитель 35, гпе устанавливают го зонда, а выходы подключены к упе г о в заданное состояние. С поморавляющим входам соотоетстпующих щью дешифратора 36 состояние т р и г г е усилителей-преобразователей промеров счетчика прообразуется в 8 - р а з жуточной частоты. рядный параллельный код с пятью н е зависимыми линейными выходами.ОдноИсточники" ^нформацїпс, временно на двух и более выходах р а з принятые во внимание при экспертизе решающий потенциал-импульс не может 1. Авторское свидетельство СССР № 572807, іоі. G Об G 7/4 8, 1977. возникнуть.Неиспользуемые три разряда являются меткой начала или конца 2. Авторское свидетельство СССР 60 № 329537, кл. G 06 G 7/48, 1372 (процикла переключения частотных преобразователей. тотип) . 970395 Фиг./ ВНИИПИ Заказ 8390/61 Тираж 731 Подписное Фиг. 2 Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная,4