OPIS PATENTOWY

Transkrypt

1 POLSKA RZECZPOSPOLITA LUDOWA OPIS PATENTOWY Patent dodatkowy do patentu nr - Zgłoszono: (P ) Int. Cl.4 G01V 3/12 URZĄD PATENTOWY PRL Pierwszeństwo Zgłoszenie ogłoszono: Opis patentowy opublikowano: Cif FELNIA i3ł Twórcy wynalazku: Uprawniony z patentu: Maciej Grzywacz, Jan Dzwinel, Bogdan Czajka, Tadeusz Blekiewicz, Bolesław Pempera, Bohdan Biernacki, Krzysztof Ostaszewski Instytut Górnictwa Naftowego i Gazownictwa, Kraków; Politechnika Gdańska, Gdańsk (Polska) Urządzenie do elektromagnetycznego modelowania procesów geofizycznych Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do elektromagnetycznego modelowania procesów geofizycznych, przeznaczone do pomiarów rozkładu pola elektromagnetycznego emitowanego przez źródła fal elektromagne tycznych o różnego rodzaju momentach magnetycznych i elektrycznych nad różnymi strukturami geologicznymi reprezentowanymi przez model, posiadające zastosowanie w geofizyce. Dotychczas stosowane urządzenie do elek tromagnetycznego modelowania posiada mechaniczne oprzyrządowanie wanny elektromagnetycznej, układ emi sji i detekcji fal elektromagnetycznych oraz układ do pomiaru amplitudy sygnału indukowanego w układzie de tekcji i przesunięcia fazowego między sygnałem emitowanym i odbieranym. Znane urządzenie z radzieckiego opisu patentowego nr posiada wannę elektryczną wyposażoną w układ napędzający przesuwający model geologiczny względem układu emisji i układu detekcji. Ponadto urządze nie posiada jedno źródło fali elektromagnetycznej, które jest sterowane przez jednokanałowy generator oraz jednokanałowy układ przetwarzania i rejestracji danych. Jednokanałowy generator zasilający dwuelektrodowy układ emisji nie stwarza możliwości sterowania prądowego rozkładem pola elektromagnetycznego. Urządzenie według wynalazku składające się z mechanicznego oprzyrządowania wanny elektronicznej wy posażonej w układ napędzający model geologiczny względem układu emisji i układu detekcji, wewnątrz której zamocowany jest układ emisji połączony z generatorem oraz układ detekcji połączony z układem pomiaru amplitudy i przesunięcia fazowego pomiędzy sygnałem emitowanym i rejestrowanym, charakteryzuje się tym, że układ emisji z jednej strony połączony jest przez wzmacniacze mocy z czterokanałowym generatorem, a z drugiej strony na drodze radiowej poprzez elektrolit połączony jest z układem detekcji, który poprzez wzmac niacze dopasowujące steruje układem przetwarzania i rejestracji danych. Ponadto czterokanałowy generator posiada generator sterujący połączony z układami dzielników, które uruchamiają wyjście syntetyzatora cyfrowe go. Poza tym układ przetwarzania danych posiada kompensatory amplitudy i kompensatory fazy połączone poprzez układ multipleksera i przetwornik analogowo-cyfrowy z układem rejestracji. Nowe rozwiązanie poprzez zasilanie źródła fali elektromagnetycznej czterokanałowym generatorem zabez piecza możliwość dokonania przesunięć fazowych pomiędzy poszczególnymi kanałami. Poza tym układ prze twarzania i rejestracji danych zapewnia równoczesny pomiar wszystkich składowych pola elektromagnetycznego, a w celu zwiększenia dynamiki pomiaru sygnału każdy kanał wyposażony jest w układy kompensacji efektów nie związanych z rozkładem pola nad modelem geologicznym.

2 Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedsta wia schemat urządzenia do elektromagnetycznego modelowania procesów geofizycznych, fig. 2-schemat bloko wy czteronanałowego generatora a fig. 3-schemat blokowy układu przetwarzania i rejestracji danych. Urządzenie według wynalazku składa się z mechanicznego oprzyrządowania wanny elektrolitycznej 1f we wnątrz której zamocowany jest układ emisji 7, który z jednej strony połączony jest poprzez wzmacniacze mocy 14, 15, 16, 17 z cztero kanałowym generatorem 18, a z drugiej strony na drodze radiowej 19 poprzez elektrolit połączony jest z układem detekcji 8, który poprzez wzmacniacze dopasowujące 20, 21, 22, 23 steruje układem przetwarzania i rejestracji danych 24. Wanna elektrolityczna 1 wypełniona elektrolitem stanowi model jednorodnego ośrodka geologicznego. Na dnie wanny elektrolitycznej jest ruchoma rama 2, na której znajduje się stolik do umieszczenia modelu niejedno rodności geologicznej 13. Rama wraz z modelem jest przesuwana wzdłuż jednego boku wanny elektrolitycznej 1 za pomocą układów wózków 3 napędzanych silnikiem 12 poprzez układ napędzający 10 ciągnący wózek 3 za pomocą linek 11. Nad wanną elektrolityczną 1 przemieszcza się suwnica złożona z dwóch systemów jezdnych 4 spiętych belką 5, na której umieszczony jest na przesuwnej konstrukcji 6 układ emisji 7 i układ detekcji 8. Na stawienie położenia suwnicy oraz układu emisji 7 i układu detekcji 8 odbywa się ręcznie, ponieważ na okres po miaru są to wartości stałe. Natomiast w trakcie wykonywania pomiaru położenie modelu geologicznego jest zmienne, a prędkość jego przesuwu może być regulowana w zależności od prowadzonych pomiarów. Graniczna prędkość przesuwu musi być tak dobrana, aby falowanie lustra elektrolitu związane z przemieszczeniem kon strukcji ramy 2 nie zaburzało rozkładu pola elektromagnetycznego. Układ emisji 7 jest czteroelektrodowym układem, który zasilany jest czterokanałowym generatorem 18, połączonym poprzez wzmacniacze mocy 14, 15,16,17. Czterokanałowy generator 18 posiada generator sterujący 25, który generuje impulsy prostokątne o często tliwości f, której wartość graniczna jest określana rodzajem pomiarów. Następnie częstotliwość ta jest w układzie dzielnika 26 zmniejszana dwukrotnie na f/2, a w dalszej kolejności podział częstotliwości odbywa się dwutoro wo. Częstotliwość f/2 jest w układzie dzielnika 28 dzielona przez dwa, co daje na jego wyjściu wartość f/4, która ponownie jest dzielona w układzie dzielnika 29 przez dwa dając wartość f/8, a następnie w układzie dzielnika 30 dzielona przez dwa, aby na wyjściu pierwszego toru podziału otrzymać wartość f/16. W drugim torze podział częstotliwości przebiega w dzielniku częstotliwości 27 i jest dzielony przez dziesięć w ten sposób, że na wyjściu dzielnika częstotliwości 27 uzyskuje się częstotliwość równą f/20, którą następnie w układach dzielników 31, 32, 33 dzieli się odpowiednio przez dwa, otrzymując na ich wyjściach wartości f/40, f/80, f/160. Wykonany podział częstotliwości wzorcowej f generowanej w generatorze sterującym 25 tworzy ciąg sy gnałów o częstotliwościach: f, f/2, f/4, f/8, f/10, f/16, f/20, f/40, f/80, f/160. Zestawione wartości częstotliwości wchodzą następnie do układu syntetyzatora cyfrowego 34. W układzie syntetyzatora cyfrowego 34 na wyjście czterech kanałów wyjściowych wprowadzona jest jedna z zestawionego ciągu częstotliwości przez przyłączenie odpowiedniego wyjścia z dzielników 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, przy czym przełączanie odbywa się z często tliwością fw> Graniczna dolna częstotliwość fw jest dobierana tak, aby prędkość przemieszczania się modelu po dnie wanny była wielokrotnie mniejsza od szybkości przełączenia całego widma częstotliwości uzyskiwanego w czterokanałowym generatorze 18. Wyprowadzony z syntetyzatora cyfrowego 34 sygnał jest dzielony na cztery kanały wyjściowe czterokanałowego generatora 18. Konstrukcja trzech kanałów wyjściowych nie różni się mię dzy sobą, natomiast jeden kanał jest znacznie uproszczony i kanał ten jest kanałem odniesienia. Kanał odniesie nia składa się z filtru wąskoprzepustowego 35 oraz wzmacniacza dopasowującego 36 do linii długiej i wzmacnia cza mocy 14, do którego dołączona jest antena, pozostałe trzy kanały mocy mają identyczne elementy składo we. Sygnał wychodzący z syntetyzatora cyfrowego 34 podawany jest do układów generatorów impulsów piłokształtnych 37, 43, 49, a następnie do układów komparatorów 38, 44, 50 gdzie jest porównywany z wartością stałą napięcia ustawioną w układach napięcia wzorcowego 39, 45, 51 różną w zależności od wielkości żądanego przesunięcia fazowego. Osiągnięcie przez przebieg impulsu piłokształtnego żądanej wartości uruchamia multiwibratory monostabilne 40, 46, 52. Następnie sygnały z multiwibratorów monostabilnych 40,46, 52 są podawane do układów filtrów wąskoprzepustowych 41, 47, 53 i do wzmacniaczy dopasowujących do linii długiej 42,48, 54, aby ostatecznie po przejściu przez wzmacniacze mocy 15, 16, 17 zostać wypromieniowane w elektrolit, w którym znajduje się model. Układ przetwarzania i rejestracji danych 24 jest czterokanałowym układem pomiaru amplitudy i fazy dla każdego z tych kanałów. Wprowadzenie czterokanałowego układu pomiaru amplitudy i fazy związane jest z koniecznością równo czesnego pomiaru składowych Ex, E pola elektrycznego i składowych Hx, Hy, Hz pola magnetycznego. Indu kowane sygnały są wzmacniane we wzmacniaczach dopasowujących 20, 21, 22,23, a następnie są podawane do układów wzmacniaczy różnicowych 55, 56, 57, 58, gdzie następuje kompensacja sygnału stałego za pomocą układów kompensacji 59, 60, 62. Skompensowane sygnały w dalszej kolejności są mierzone przez układy po miaru amplitudy 63, 67, 71, 75 oraz układy pomiaru fazy 65, 69, 73, 77. Dodatkowo kanały pomiaru amplitudy są wyposażone w kompensatory amplitudy 64, 68, 72, 76, a układy pomiaru fazy w kompensatory fazy 66, 70, 74, 78. Zadaniem kompensatorów amplitudy 64, 68, 72, 76 i kompensatorów fazy 66, 70, 74, 78 jest eliminowanie efektów związanych z tłem elektromagnetycznym wokół

3 wanny elektrolitycznej 1 oraz wykonanie kompensacyjnych pomiarów w przypadku badania złożonych efektów geologicznych. Analogowe wartości amplitudy i fazy są poprzez ośmiokanałowy układ multipleksera 79 poda wane do przetwornika analogowo-cyfrowego 82 i zarejestrowane w układzie rejestracji 83. Dodatkowo układ przetwarzania i rejestracji danych 24 jest wyposażony w układ analogowej kontroli zapisu poprzez przetwornik cyfrowo-analogowy 84 i układy oscyloskopu 85. Obok możliwości rejestracji cyfrowej wprowadzona jest także rejestracja analogowa na rejestratorach wie lokanałowych, tj. na rejestratorze amplitudy 81 i rejestratorze fazy 80. Rejestratory amplitudy 81 i fazy 80 są sterowane przez tor pomiaru położenia modelu, który składa się z układu pomiaru położenia modelu 87 oraz wzmacniacza dopasowującego do linii długiej 88. Pracę całości układu kontroluje układ sterowania 86. Zastrzeżenia patentowe 1. Urządzenie do elektromagentycznego modelowania procesów geofizycznych składające się z mechanicz nego oprzyrządowania wanny elektrolitycznej wyposażonej w układ napędzający model geologiczny względem układu emisji i układu detekcji, wewnątrz której zamocowany jest układ emisji połączony z generatorem oraz układ detekcji połączony z układem pomiaru amplitudy i przesunięcia fazowego pomiędzy sygnałem emitowa nym i rejestrowanym, znamienne tym, że układ emisji (7) połączony jest przez wzmacniacze mocy (14, 15, 16, 17) z czterokanałowym generatorem (18), a z drugiej strony na drodze radiowej (19) poprzez elek trolit połączony jest z układem detekcji (8), który poprzez wzmacniacze dopasowujące (20, 21,22, 23) steruje układem przetwarzania i rejestracji danych (24). 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że czterokanałowy generator mocy (18) posiada generator sterujący (25) połączony z układem dzielników (26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33), które uruchamiają wyjście syntetyzatora cyfrowego (34). 3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że układ przetwarzania i rejestracji danych (24) posiada kompensatory amplitudy (64, 68,72, 76) i kompensatory fazy (66, 70, 74, 78) połączone poprzez układ multipleksera (79) i przetwornik analogowo-cyfrowy (82) z układem rejestracji (83).

4

5 m a 3 CO (D jrf Si SH OJ u. OJ 41 J (D 1 m ^1 \ ** 1 w *n

6 Pracownia Poligraficzna UP PRL. Nakład 100 egz. Cena 130 zł