SU1141884A1

SU1141884A1 - Device for measuring invariants of magnetic field having elliptical polarization

Info

Publication number: SU1141884A1
Application number: SU833551311A
Authority: SU
Inventors: Г.В. Прис; Л.А. Прис; А.Ф. Постельников; В.И. Сущев
Original assignee: Центральный научно-исследовательский геологоразведочный институт цветных и благородных металлов
Priority date: 1983-02-11
Filing date: 1983-02-11
Publication date: 1985-08-30

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИНВАРИАНТОВ ЭЛЛИПТИЧЕСКИ. ПОЛЯРИЗОВАННОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ, содержащее два взаимно ортогональных магнитоприемника , два квадратурных фазовращател , генератор коммутирующего напр жени , два блока коммутации, два кв адратичных детектора, блок сумми- ровани , синхронньй выпр митель и два измерительных прибора, причем выходы первого и второго магнитоприемников соединены соответственно с входами первого и второго квадратурных фазовращателей, выходы генератора коммутирующего напр жени всвсоюз ) : с .-Ч - А i J -4 II г I :-i .. .; ;,;i;- «а I L ..хАI соединены с управл ющими входами блоков коммутации 1и синхронного выпр мител , выходы первого-и второго блоков коммутации соединены с входами первого и второго квадратичных детекторов, выходы которых соединены с входами блока суммировани , выход которого соединен с входами первого измерительного прибора и синхронного выпр мител , выход которого соединен с входом второго измерительного прибора, отличающеес тем, что, с целью повьпиени точности, оно содержит первую и вторую сумморазностные схемы, первые выходы о которых соответствуют сумме, а вторые (f. выходы - разности входных сигналов, с при этом входы первой суммо-разностной схемы соединены с выходами первого квадратурного фазовращател и второго магнитоприемника, а входы второй суммо-разностной схемы соединены с выходами второго квадратурного фазовращател и первого магнитоприемника , первый и второй выходы о первой суммо-разностной схемы соеди0 ( 4i нены соответственно с первьгм и вторым входами первого блока коммутации, а первый и второй выходы второй суммо-разностной схемы соединены соответственно с вторым и первым входами второго блока коммутации.DEVICE FOR MEASURING INVARIANT ELLIPTICALLY. POLARIZED MAGNETIC FIELD, containing two mutually orthogonal magnetic receivers, two quadrature phase shifters, a switching voltage generator, two switching units, two square-meter detectors, a summation unit, a synchronous rectifier and two measuring devices, the outputs of the first and second magnetic receivers are connected respectively the inputs of the first and second quadrature phase shifters, the outputs of the switching voltage generator in the union): pp. –A i J –4 II g I: –i ...; ;,; i; - "a IL .. xAI is connected to the control inputs of the switching unit 1 and a synchronous rectifier, the outputs of the first and second switching units are connected to the inputs of the first and second quadratic detectors, the outputs of which are connected to the inputs of the summation unit, the output of which connected to the inputs of the first measuring device and the synchronous rectifier, the output of which is connected to the input of the second measuring device, characterized in that, for the purpose of precision, it contains the first and second sum-difference circuits, the first outputs about the second (f. outputs are the differences of the input signals, with the inputs of the first sum-difference circuit connected to the outputs of the first quadrature phase shifter and the second magnetic receiver, and the inputs of the second sum-difference circuit connected to the outputs of the second quadrature phase converter and the first magnetic receiver , the first and second outputs of the first sum-difference circuit are connected (4i are not respectively the first and second inputs of the first switching unit, and the first and second outputs of the second sum-difference circuit are connected to Respectively with the second and first inputs of the second switching unit.

Description

1 1eleven

Изобретение относитс к геофизи- t ке, а более конкретно к устройствам дл геоэлектроразведки индуктивными методами, и может быть использовано как дл наземного, так и дл воздушного вариантов.The invention relates to geophysics, and more specifically to devices for geoelectrical exploration by inductive methods, and can be used for both ground and air variants.

Известно устройство дл измерени инвариантов эллиптически пол ризованного магнитного пол , содержащее два взаимно ортогональных магнитоприемника , два фазовращател , суммо-разностную схему, генератор коммутирующего напр жени , блок коммутации, квадратичный детектор, синхронный выпр митель и два измерительных прибора ij.A device for measuring invariants of an elliptically polarized magnetic field is known, comprising two mutually orthogonal magnetic receivers, two phase shifters, a sum-difference circuit, a switching voltage generator, a switching unit, a quadratic detector, a synchronous rectifier, and two measuring instruments ij.

Недостатком известного устройства вл етс низка точность из-за наличи погрешности комбинационных составл ющих с частотой, Олизкой к частоте коммутации.A disadvantage of the known device is low accuracy due to the presence of the error of the combinational components with a frequency close to the switching frequency.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению вл етс устройство дл измерени инвариантов эллиптически пол ризованного магнитного пол , содерх ащее два взаимно ортогональных магнитоприемника, два квадратурных фазовращател , генератор коммутирующего напр жени , два блока коммутации, два квадратичных детектора, блок суммировани , синхронный выпр митель и два .измерительных прибора, причем выходы первого и второго магнитоприемников соединены .соответственно с входами первого и второго квадратурных фазовращателей , выходы генератора коммутирующего напр жени соединены с управл ющими входами блоков коммутации и синхронного выпр мител , выходы первого и второго блоков коммутации соединены с входами первого и второго квадратичных детекторов, выходь: которых соединены с входами блока суммировани , выход которого соединен с входами первого измерительного прибора и синхронного выпр мител , выход которого соединен с входом второго измерительного прибора 2J.The closest in technical essence to the invention is a device for measuring invariants of an elliptically polarized magnetic field, containing two mutually orthogonal magnetic receivers, two quadrature phase shifters, a switching voltage generator, two switching units, two quadratic detectors, a summation unit, a synchronous rectifier and two measuring instruments, with the outputs of the first and second magnetic receivers connected respectively to the inputs of the first and second quadrature phase shifters, output Switching voltage generator divers are connected to control inputs of switching units and a synchronous rectifier, outputs of the first and second switching blocks are connected to the inputs of the first and second quadratic detectors, the output of which are connected to the inputs of the summation unit, the output of which is connected to the inputs of the first measuring device and synchronous rectifier, the output of which is connected to the input of the second measuring device 2J.

Недостатком известного устройства вл етс низка точность, обусловленна погрешностью разориентиррвки магнитоприемников.A disadvantage of the known device is the low accuracy due to the error in misorientation of the magnetic receivers.

Цель изобретени - повьш ение точности .The purpose of the invention is to increase accuracy.

Цель достигаетс тем, что устройство дл измерени инвариантов эллиптически пол ризованного магнитногоThe goal is achieved by the fact that a device for measuring invariants of an elliptically polarized magnetic

8А2 пол , содержащее два взаимно ортогональных магнитоприемника, два квадратурных фазовращател , генератор коммутирующего напр жени , два блока8A2 field containing two mutually orthogonal magnetic receivers, two quadrature phase shifters, a switching voltage generator, two blocks

коммутации, два квадратичных детектора , блок суммировани ,синхронный выпр митель и два измерительных прибора , причем выходы первого и второго магнитоприемников соединены соответственно с входами первого и второго квадратурных фазовращателей, выходы генератора коммутирующего напр жени соединены с управл ющими входами блоков коммутации и синхронного выпр мител , выходы первого и второго блоков коммутации соединены с входами первого и второго квадратичных детекторов , выходы которьгх соединены с входами блока суммировани , выходswitching, two quadratic detectors, a summation unit, a synchronous rectifier and two measuring instruments, the outputs of the first and second magnetic receivers are connected respectively to the inputs of the first and second quadrature phase shifters, the outputs of the switching voltage generator are connected to the control inputs of the switching units and the synchronous rectifier, the outputs of the first and second switching units are connected to the inputs of the first and second quadratic detectors, the outputs of which are connected to the inputs of the summation unit, the output

которого соединен с входами первого измерительного прибора и синхронного выпр мител , выход которого соединен с входом второго измерительного прибора , содержит первую и вторую сумморазностные схемы, первые выходы которых соответствуют сумме, а вторые выходы - разности входных сигналов, при этом входы первой су то-разностной схемы соединены с в)1ходами первого квадратурного фазовращател и второго магнитоприемника, а входы второй суммо-разностной схемы соединены с выходами второго квадратурного фазовращател и первого магнитоприемника , первый и второй выходы первой суммо-разностной схемы соединены соответственно с первым и вторым входами первого блока коммутации, а первый и второй выходы второй суммо-разностной схемы соединены соответственно с вторым и первым входами второго Л( к а коммутации .which is connected to the inputs of the first measuring device and synchronous rectifier, the output of which is connected to the input of the second measuring device, contains the first and second sum-difference circuits, the first outputs of which correspond to the sum, and the second outputs - the differences of the input signals, while the inputs of the first differential the circuits are connected to c) by the inputs of the first quadrature phase shifter and the second magnetic receiver, and the inputs of the second sum-difference circuit are connected to the outputs of the second quadrature phase shifter and the first magnetic receiver Nick, the first and second outputs of the first sum-difference circuit are connected respectively to the first and second inputs of the first switching unit, and the first and second outputs of the second sum-difference circuit are connected respectively to the second and first inputs of the second L (k a switching.

На чертеже представлена блок-схема устройства.The drawing shows the block diagram of the device.

Устройство, содержит два взаимно ортогональных магнитоприемника 1 и 2, два квадратурных фазовращател 3 и А, две cyм; ю-paзнocтныe схемы 5 и 6, два блока ком утации 7 и 8, два квадратичных детектора 9 и 10, блок суммировани 11, синхронный выпр митель 12, два измерительных прибора 13 и 14 и генератор коммутирующего напр жени 15.The device contains two mutually orthogonal magnetic detectors 1 and 2, two quadrature phase shifters 3 and A, two cymes; 10-differential circuits 5 and 6, two commutator blocks 7 and 8, two quadratic detectors 9 and 10, a summation block 11, a synchronous rectifier 12, two measuring instruments 13 and 14, and a switching voltage generator 15.

Суммо-разностные схемы 5 и 6 вл 5 .ютс объединением в одном блоке сум- мирующей и вычитающей схем, имеющих общие входы и отдельные выходы дл суммы и разности входных сигналов. Сигнал с выхода первого магнитоприемника 1, пропорциональный соответствующей составл ющей магнитного пол , равен U sinu)i,a сигнал с вьпсода второго магнитоприемника 2 равен U sindflt+V). Тогда на первый и второй входы первой суммо-разностной схемы 5 поступают сигналы wt и и, sin( u)) , а на аналогичные входы второй суммо-разностной схемы 6 поступают сигналы U sin oi-t и t/j,cos(u)i + If) . Пусть вькодные напр жени первой и второй суммо-разностных схем 5,6 равны сумме входных сигналов дл первых выходов и разности входных сигналов дл вторых выходов. Тогда на первом выходе первой суммо-разностной схемы 5 будет сигнал )t+ UjsinCco-t J, а на втором выходе будет сигнал f cosWi-U|Sin(шt ). Аналогично на выходах второй суммо-разностирй схемы 6 будут иметьс сигналы . (j sinui-kt Цсо5(ш1+у) . В один полупериод коммутации, которому соответствует замыкание первых входов первого и второго блоков коммутации 7, 8 на их выходы на выходах блоков коммутации 7 и 8 буд иметь сигналы U i:osu)i+ Uj sinCwi+O ; U sinWi- U cos(u)i + f) , Эти сигналы поступают на входы первого и второго квадратичных детек торов 9 и 10, возвод тс в квадрат и складываютс в блоке суммировани 1 на выходе которого по витс напр жение UTCOSu)t+UiSin(tot+V) + + )t-U2Cos(U)i+tf) и,+ Ul + sintf. В другой полупериод коммутации, которому соответствует замыкание вто рых входов блоков коммутации 7 и 8 на их выходы, на выход первого блока комму.тации 7 приходит разностный сигнал, а на выход второго блока ком мутации 8 приходит суммарный сигнал, в результате чего на выходе блока суммировани 11 по витс напр жение СЦоо8Ш -и251п(ш4+ if)Uisinu)t-t+ UjCos(u)U if) и2+и|-2Ци2 sin I/. Таким образом, выходное напр жение блока суммировани 11 состоит из посто нной составл ющей и ..переменной составл ющей пр моугольной формы с частотой коммутации и равно I ,,iK :;b5«4ben-sit, где sgtl sinSJt - знакова функци с частотой коммутации Q . Среднее значение напр жени на выходе блока суммировани , измер емое первым измерительным прибором 13, равно Un4(u;.u,)u , т.е. пропорционально сумме квадратов полуосей Hj., и Н| эллипса пол ризации магнитного пол . Синхронный выпр митель 12 выдел ет переменную составл ющую напр жени на выходе блока суммировани II, имеющую частоту коммутаций V 5 . - ii)2U,UjSinV-2H H . Напр жение на выходе синхронного выпр мител 12, измер емое вторым измерительным прибором 14, пропорционально удвоенному произведению полуосей эллипса пол ризации магнитного пол . Изобретение позвол ет повысить точность измерени интервалов благодар использованию двухканальпого варианта с взаимно ортогональными магнитопрйемниками, в котором комбинационные частоты каждого из каналов взаимно компенсируютс .Sum-difference circuits 5 and 6 VL 5. Combine summing and subtracting circuits with common inputs and separate outputs for the sum and difference of the input signals in one block. The signal from the output of the first magnetic receiver 1, which is proportional to the corresponding component of the magnetic field, is U sinu) i, and the signal from the output of the second magnetic receiver 2 is equal to U sindflt + V). Then the first and second inputs of the first sum-difference circuit 5 receive signals wt and and, sin (u)), and the analogous inputs of the second sum-difference circuit 6 receive signals U sin oi-t and t / j, cos (u) i + If). Let the initial voltages of the first and second sum-difference circuits 5.6 be equal to the sum of the input signals for the first outputs and the difference of the input signals for the second outputs. Then at the first output of the first sum-difference circuit 5 there will be a signal) t + UjsinCco-t J, and at the second output there will be a signal f cosWi-U | Sin (шt). Similarly, the outputs of the second sum-difference circuit of circuit 6 will have signals. (j sinui-kt CSO5 (w1 + y). In one half switching period, which corresponds to the closure of the first inputs of the first and second switching blocks 7, 8 to their outputs, the outputs of the switching blocks 7 and 8 will have signals U i: osu) i + Uj sinCwi + O; U sinWi U cos (u) i + f) These signals arrive at the inputs of the first and second quadratic detectors 9 and 10, are squared and are added to the summation unit 1 at the output of which the voltage is UTCOSu) t + UiSin (tot + V) + +) t-U2Cos (U) i + tf) and, + Ul + sintf. In the other half switching period, to which the closure of the second inputs of the switching blocks 7 and 8 at their outputs corresponds, the differential signal arrives at the output of the first commutation block 7, and the total signal arrives at the output of the second commutation 8, resulting in summation 11 over Wits voltage ССоо8Ш -и251п (ш4 + if) Uisinu) t-t + UjCos (u) U if) and 2 + and | -2Ci2 sin I /. Thus, the output voltage of summation unit 11 consists of a constant component and a variable component of a rectangular shape with a switching frequency and is equal to I ,, iK:; b5 "4ben-sit, where sgtl sinSJt is a sign function with a switching frequency Q. The average value of the voltage at the output of the summation unit, measured by the first measuring device 13, is Un4 (u; .u,) u, i.e. proportional to the sum of the squares of the semiaxes Hj., and H | ellipse polarization magnetic field. The synchronous rectifier 12 extracts a variable component of the voltage at the output of the summing unit II, having a switching frequency V 5. - ii) 2U, UjSinV-2H H. The voltage at the output of the synchronous rectifier 12, measured by the second measuring device 14, is proportional to the doubled product of the semi-axes of the polarization ellipse of the magnetic field. The invention makes it possible to increase the accuracy of the measurement of the intervals by using a two-channel version with mutually orthogonal magnetoresistors, in which the combination frequencies of each channel mutually compensate.

Claims

DEVICE FOR MEASURING INVARIANTS ELLIPTICALLY. A POLARIZED MAGNETIC FIELD containing two mutually orthogonal magnetic receivers, two quadrature phase shifters, a switching voltage generator, two switching blocks, two quadratic detectors, a summing unit, a synchronous rectifier and two measuring devices, the outputs of the first and second magnetic receivers being connected respectively to the inputs of the first and second quadrature phase shifters, the outputs of the switching voltage generator are connected to the control inputs of the switching units AND synchronous rectifier, the outputs of the first and second switching units are connected to the inputs of the first and second quadratic detectors, the outputs of which are connected to the inputs of the summing unit, the output of which is connected to the inputs of the first measuring device and a synchronous rectifier, the output of which is connected to the input of the second measuring device, characterized in that , in order to improve accuracy, it contains the first and second sum-difference schemes, the first outputs of which correspond to the sum, and the second outputs - the differences of the input signals, while the inputs of the first sum-difference the wiring diagram are connected to the outputs of the first quadrature phase shifter and the second magnetic receiver, and the inputs of the second quadrature phase shifter and the first magnetic receiver, the first and second outputs of the first sum-difference circuit are connected respectively to the first and second inputs of the first switching unit, and the first and second outputs of the second sum-difference circuit are connected respectively to the second first inputs of the second switching unit.

<about bQQIbl I ¹⁰ OS

3: