Комплекс для геоэлектроразведки

Комплекс для геоэлектроразведки содержит генератор, к выходам которого подключена линия АВ, и связанный с ним по радиоканалу измеритель, к входам которого подключена линия MN, при этом измеритель снабжен двумя графическими ЖК-дисплями, а вход/выход USB измерителя подключен к компьютеру. Измеритель включает 24-разрядный АЦП, цифровой антиалайсинговый фильтр и 32-разрядный микроконтроллер с ядром ARM 7. Измеритель имеет блок подогрева дисплея, подключенный к внешнему источнику питания в морозоустойчивом варианте исполнения. Технический результат - повышение точности измерений, надежность и удобство в эксплуатации. 1 н.2 з.п. ф-лы 1 илл.

Полезная модель предназначена для геофизических (электроразведочных) исследований любым из методов (ВЭЗ, ЭП, СГ, МЗТ, МДС и др.), основанным на гальваническом способе возбуждения и регистрации изучаемого электрического поля.

Область применения аппаратуры включает в себя геологическое картирование, поиск и разведку месторождений полезных ископаемых, проведение гидрогеологических, геоэкологических, инженерно-геологических, археологических изысканий и др.

Из патентной литературы известно измерительное устройство для геоэлектроразведки (патент РФ 1318958, МПК G01V 3/04, опубл. 23.06.1987 г.) которое содержит источник тока, регистратор тока, шунт, питающую линию АВ, ключ, переключатель рода работ с входами, измерительные электроды М и N, которые соответственно соединяются с входами и переключателем работ, компенсатор поляризации, переключатель чувствительности, модулятор, входной трансформатор с двумя первичными обмотками и с одной вторичной обмоткой, аттенюатор, регулятор чувствительности, модулятор, усилитель переменного тока, демодулятор, который, как и модуляторы работает от генератора, и регистратор.

Недостатками аналога являются значительная трудоемкость измерений.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому решению является устройство для геоэлектроразведки (патент РФ2091819, МПК G01V 3/02, опубл. 27.09.1997 г.) которое использует при геофизических измерениях программу коммутации электродов, содержащейся в постоянном запоминающем устройстве микрокомпьютера, под управлением микропроцессора. Микропроцессор через блок управления коммутатора подключает выбранные электроды из блока электродов к измерителю и генератору, проводит предварительную математическую обработку и анализ результатов измерений, на основании которых выбирается следующий участок измерений. С помощью ЭВМ производится математическая обработка результатов измерений на всем участке исследований.

Недостатками устройства-прототипа является недостаточная точность измерений, сложность аппаратурного оформления.

Задачей создания полезной модели является разработка комплекс для геоэлектроразведки свободного от недостатков прототипа.

Поставленная задача решается с помощью признаков указанных в 1-м пункте формулы полезной модели, таких как комплекс, для геоэлектроразведки включает генератор, к выходам которого подключена линия АВ, и связанный с ним по радиоканалу измеритель, к входам которого подключена линия MN, при этом измеритель снабжен двумя графическими ЖК-дисплеями, а вход/выход USB измерителя подключен к компьютеру.

Согласно пункту 2 формулы полезной модели измеритель включает 24-разрядный АЦП, цифровой антиалайсинговый фильтр и 32-разрядный микроконтроллер с ядром ARM 7.

Согласно пункту 3 формулы полезной модели измеритель имеет блок подогрева дисплея, подключенный к внешнему источнику питания в морозоустойчивом варианте исполнения.

Ниже описывается причинно-следственная связь существенных признаков полезной модели с достигаемым техническим результатом.

При разработке аппаратуры основное внимание было направлено на совершенствование основных элементов, определяющих качество полевого материала и эффективность выполнения электроразведочных работ:

1) повышение точности и достоверности результатов полевых наблюдений;

2) обеспечение простоты и удобства в обращении;

3) осуществление оперативности процесса измерений;

4) повышение надежности в работе и расширение возможностей производства полевой съемки - снижение зависимости от внешних погодных условий (влажности, температуры,),

5) увеличение времени продолжительности съемки без подзарядки источников питания;

6) эффективности использования средств компьютерной интерпретации и др.

На чертеже приведена структурная схема комплекса.

Комплекс для геоэлектроразведки (фиг) содержит генератор 1, к выходам которого подключена линия АВ, и связанный с ним по радиоканалу 2 измеритель 3 к входам которого подключена линия MN. Измеритель 3 снабжен двумя графическими ЖК-дисплями 4, 5 а вход/выход USB измерителя подключен к компьютеру 6. Измеритель 3 включает 24-разрядный АЦП, цифровой антиалайсинговый фильтр и 32-разрядный микроконтроллер с ядром ARM 7 (на чертеже не показаны). Измеритель 3 имеет блок подогрева дисплея, подключенный к внешнему источнику питания (на чертеже не показан) в морозоустойчивом варианте исполнения.

В комплексе использованы новые технические решения осуществление визуального контроля спектра внешнего поля и соотношения сигнал-помеха, цифровая фильтрация различного рода помех, использование связи генераторного и измерительного блоков по радиоканалу, графическая визуализация на экране дисплея получаемых в процессе измерения результатов (кривых зондирования, графиков профилирования и др.), создание программного обеспечения для оптимизации процесса измерений, оперативной обработки и интерпретации результатов полевых наблюдений. Аппаратура обладает повышенной ударостойкостью, обеспечивает возможность выполнения работ при высокой влажности и достаточно широком температурном диапазоне (от -30 до +50°С).

Комплекс (Цифровая электроразведочная аппаратура АМС-1) имеет ряд преимуществ по сравнению с аналогами за счет повышенной точности измерений, наличия узкополосной фильтрация обеспечивающей высокую помехозащищенность измерителя, беспроводной связи между генератором и измерителем для управления процессом регистрации, возможности автоматического измерения величин с заданным соотношением «сигнал/шум», пыле- влагозащищенных корпусов приборов от неблагоприятных воздействий, систему подогрева дисплея в условиях отрицательных температур и др.

Аппаратура выполнена в виде отдельных модулей и состоит из генератора 1, измерителя 3, двух зарядных устройств 7, 8 и вспомогательного оборудования для поверки приборов(на чертеже не показаны).

Модули 1 и 3 используют 24 разрядный АЦП

Генератор предназначен для возбуждения в земле электрического поля стабилизированным током (0.5-100 мА) в диапазоне частот 0,61-2500 Гц. Прибор имеет ЖК-дисплей(на чертеже не показан), кнопки управления и разъемы для подключения электродов питающей линии АВ и зарядного устройства 7.

Измеритель выполняет функцию цифровой регистрации разности потенциалов компонент электрического поля заданной частоты, контроль, визуализацию, хранение и вывод на компьютер результатов измерений. Прибор имеет два графических монохромных трансфлексных ЖК-дисплея 4, 5 с разрешением 128×64 пикселей, 10 кнопок управления и четыре разъема для подключения приемной линии MN, зарядного устройства 8, линии последовательного интерфейса USB и внешнего источника питания (на чертеже не показан) для подогрева дисплея в морозоустойчивом варианте исполнения.

Для зарядки приборов используется сеть переменного тока с напряжением 100-240 В и AC/DC адаптер фирмы FRIWO с выходным напряжением 12 В и током 0.7А.

Поверка аппаратуры осуществляется с помощью входящего в комплект сертифицированного оборудования АРРА-107 и шунта 100 Ом.

Комплекс работает следующим образом.

Процесс измерений с помощью комплекса ведется с помощью специально разработанных программ управления находящихся в генераторе и измерителе.

Меню программы управлением генератором состоит из следующих пунктов:

1. Напряжение аккумулятора;

2. Включение/выключение подсветки дисплея;

3. Установки параметров;

3.1. Сигнализация разрядки аккумулятора

3.2. Сигнализация границы диапазона выходного напряжения (перегрузки генератора, разрыва линии АВ)

3.3. Несущая частота радиоканала;

3.4. Контроль емкости аккумулятора;

3.5. Время автоматического отключения генерации тока;

3.6. Возврат в основное меню.

Меню управляющей программы измерителя включает в себя:

1. Метод

1.1. МС (метод сопротивлений)

1.1.1. Тип установки

1.1.2. Количество MN

1.1.3. Размеры MN

1.1.4. Замеры на MN

1.1.5. Разносы АО

1.2. СПЕКТР

1.3. ПОСТ. ТОК

2. Параметры

2.1. Ток

2.2. Частота

2.3. Назв. участка

2.4. Профиль

2.5. Пикет

2.6. Шаг пикетов

2.7. Приращ. пикет

2.8. Разм./смотка

2.9. шум/сигнал

3. Настройки

3.1. Пользователь

3.2. Выбрать

3.3. Создать

3.4. Удалить

3.5. Дата/время

3.6. Калибровка

3.7. Синхрониз.

3.8. Подсветка

3.9. Яркость

3.10. Время отключ.

3.11. При измерении

3.12. Автоотключ.

3.13 Очистка архив.

3.14. Доп.парам.

3.14.1. Прогр. фильтр

3.14.2. Т. усред.

3.14.3. К. усил.

3.14.4. Графики

3.14.5. Аппар. фильтр

3.14.6. Откл. буф. АЦП

Для стабилизации тока указанной величины и частоты в питающей линии (АВ) по радиоканалу МГц диапазона 2 с управляющей панели на измерителе 3 производится включение генератора 1. На верхнем дисплее измерителя 4 отображается график амплитуды измеряемого сигнала от времени, который автоматически нормируется к максимальному отображаемому значению. На нижнем дисплее 5 отображаются величина измеряемого напряжения, текущее соотношение шум/сигнал (%) и количество шагов измерения. При достижении заданного соотношения шум/сигнал или после 1000-го шага на нижний дисплей выводятся: измеренное напряжение (В), вычисленное значение кажущегося сопротивления (Ом*м), отношение шум/сигнал (%) и количество сделанных шагов (номер последнего отсчета). На верхний дисплей 4 выводится график зависимости кажущегося сопротивления от АО в логарифмическом масштабе по уже сделанным измерениям на данном пикете. Полученные данные сохраняются в энергонезависимой памяти. В измерителе 3 также предусмотрен режим спектрального анализа сигналов для контроля помеховой обстановки на входе приемной линии MN.

Передача записанной информации на компьютер 6 для дальнейшей ее обработки и интерпретации осуществляется программой IM2470READING.EXE в формате системы программ ЗОНД (Свидетельство РФ 2005610058).

Полезная модель названа авторами Цифровая электроразведочная аппаратура метода сопротивлений (АМС-1), которая позволяет повысить точность измерений, надежна и удобна в эксплуатации.

Из описания и практического применения настоящей полезной модели специалистам будут очевидны и другие частные формы ее выполнения. Данное описание и примеры рассматриваются как материал, иллюстрирующий полезную модель, сущность которой и объем патентных притязаний определены в нижеследующей формуле полезной модели, совокупностью существенных признаков и их эквивалентами.

1. Комплекс для геоэлектроразведки, отличающийся тем, что содержит генератор, к выходам которого подключена линия АВ, и связанный с ним по радиоканалу измеритель, к входам которого подключена линия MN, при этом измеритель снабжен двумя графическими ЖК-дисплями, а вход/выход USB измерителя подключен к компьютеру.

2. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что измеритель включает 24-разрядный АЦП, цифровой антиалиасинговый фильтр и 32-разрядный микроконтроллер с ядром ARM 7.

3. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что измеритель имеет блок подогрева дисплея, подключенный к внешнему источнику питания в морозоустойчивом варианте исполнения.