185100. lajstromszámú szabadalom • Frekvencia átalakító kapcsolási elrendezés különösen geofizikai ellenállásszelvényező berendezések részére
1 185 100 2 Geofizikai mérések során, így az ellenállásszelvényezésnél is a különböző mérési információk felszínre juttatásának egyik lehetséges módja, hogy azokat különböző frekvenciájú hordozó modulációja tartalmazza. A módszer alkalmazásra kerül a szondát a felszíni berendezéssel összekötő kábel érszámaínak csökkentésére, illetve egy-egy éren több információ közvetítésére, valamint a kábelereken haladó különböző mérési információk (csatornák) közötti úgynevezett áthallások csökkentésére. Jelen találmány szempontjából egy vivő hullámalak frekvenciája alatt általában annak alapfrekvenciáját értjük, melyhez képest a moduláció oldalsávokban jelenik meg. Továbbá, a híradástechnikai alkalmazásokkal szemben általában megengedett, hogy az ilyen hordozójelek - különösen a hosszú kábel torzító hatása folytán — az ideális jelalaktól eltérjenek. Ismeretes - például a 154144 lajtsromszámú magyar szabadalmi leírásból — olyan megoldás, melynél a vizsgálandó kőzetbe négyszög hullámalaknak megfelelő mérőáramot vezetnek, és az egyes információkhoz az eltérő vivőfrekvenciákat azáltal rendelik hozzá, hogy az információk keletkezési helyén szűrőket kapcsolnak sorba, amely szűrők a négyszög hullámalak más-más felharmonikusára vannak hangolva. A különböző frekvenciák ilyen úton történő előállításának azonban hátránya, hogy nagymértékben függ a mérőáram felharmonikus tartalmától, amely az előzőekben mondottak szerint mindig eltér az ideális négyszögalaktól, ezért különösen a magasabb felharmonikusok amplitúdója bizonytalan, és így mérési hibák forrása lehet. További hátrány, hogy a négyszögjel spektrumának ismeretes összetétele miatt a szomszédos felharmonikusok az alapfrekvencia kétszeresének megfelelő távolságra vannak egymástól, így gyorsan növekednek, ezért ez a módszer a kábelen átvihető frekvenciasáv közismert korlátozottságai miatt önmagát behatárolja. A különböző frekvenciájú hordozók előállításának másik lehetséges megoldása a demodulátor-modulátor kombinációk alkalmazása. Az elektrokémiai hatások kiküszöbölése érdekében a geofizikai mérések jelentős részénél a mérést váltakozó feszültséggel végezzük, így az elektródáknál a kőzet hatásától függő amplitúdójú váltakozó jel demodulálására is szükség van ahhoz, hogy a démodulait jellel egy alkalmas modulátort vezérelve más frekvenciájú vivőhullámra vigyük át az információt. Az ilyen típusú megoldások azonban rendkívül bonyolultak, és ismerve azt, hogy a lyukba leengedett szonda magas hőmérsékleti hatásoknak van kitéve, a megfelelő stabilitás biztosítása is nehézségekbe ütközik. Ugyancsak ismeretes, hogy egy adott vivő frekvenciájú jelet keveréssel más vivőfrekvenciájú jellé lehet átalakítani. Az ilyen általában transzponálásnak nevezett kevercs megoldások jellemzője a keveréshez szükséges analóg szorzó áramköri kapcsolás; továbbá — minthogy ily módon két hordozó keletkezik, melyek közül csak az egyik kerül felhasználásra — a szorzó kimenetéhez csatlakoztatott szűrőáramkör. így szintén eléggé bonyolult áramköri felépítés adódik, és a sok analóg elem miatt a stabilitás megoldása nehézségekbe ütközik. Mindhárom érintett megoldásnál szükség van analóg szűrőkre, amelyekkel szemben — különösen az úgynevezett irányított áramterű megoldásoknál — igen nagy követelményeket keil támasztani, különben a csatorna áthallás meghamisítaná a mérést igen fontos mérési tartományokban. Tájékoztatásul említsük meg, hogy a már idézett 154144 lajstromszámú magyar szabadalmi leírásban 40 dB csillapítást írnak elő a szomszédos frekvenciákra. Tekintettel arra, hogy általában néhányszor 0 Hz (pl. 20.-.80 Hz) frekvenciák használatosak a hosszú kábelek korlátozó hatásai miatt, ezért nagy időállandójú kapcsolásokat kell felhasználni, melyek elemeinek, elsősorban kondenzátorainak üzemeltetése a mai kutatási mélységekre jellemző 100 °C feletti hőmérsékleteken további gondot okoz. Célul tűztük ki olyan - szondában üzemeltethető felépítésű - kapcsolás kifejlesztését, amely az információ felszínre juttatására és feldolgozására a legkedvezőbb ivőfrekvencia előállítását teszi lehetővé, az információ keletkezési formájában fennálló vivőfrekvenciától függetlenül. Találmányunknak alapja az a felismerés, hogy az előbbiekben vázolt hátrányok, például a nagy kapacitást igénylő és értékükkel az információ mennyiségi jellemzőjét döntően befolyásoló szelektív és aluláteresztő szűrők azáltal küszöbölhetek ki, hogy g frekvenciaátalakító kapcsolható fázisfordítót tartalmaz, melynek analóg bemenetére az átalakítandó jelet adó forrás csatlakozik, továbbá tartalmaz egy KIZÁRÓ VAGY kaput, melynek kimenete a kapcsolható fázisfordító kapcsoló bemenetéhez csatlakozik, továbbá a KIZÁRÓ VAGY kapu egyik bemenetére a kívánt új frekvenciájú négyszög alakú vezérlőjelet szolgáltató forrás, ugyanakkor a másik bemenetére az átalakítandó jellel azonos frekvenciájú és vele merev fáziskapcsolatban levő négyszögjelet adó forrás csatlakozik. Találmányunk tárgyát példakénti kiviteli alakok kapcsán ismertetjük részletesebben. Az 1. ábra a KIZÁRÓ VAGY kapu és a kapcsolható fázisfordító összekapcsolását mutatja. A jelalakokat a 2. ábrán mutatjuk be. A 3. ábrán az átalakítandó jellel azonos frekvenciájú és vele merev fáziskapcsolatban levő négyszögjelet adó forrás egyik megoldása látható, a 4. ábra a kapcsolható fázisfordító egy további lehetséges felépítési módját ábrázolja. Az 5. ábra a geofizikai ellenállásszelvényező berendezésben mutatja a mérőfrekvencia generátor és a mérőáram generátor csatlakoztatását az átalakítandó jellel azonos frekvenciájú és vele merev fáziskapcsolatban levő négyszögjelet adó forrás megoldására. Amint az 1. ábrán látható, az 1 kapcsolható fázisfordító 2 analóg bemenetéhez csatlakozik az átalakítandó jelet adó 3 forrás. Az 1 kapcsolható fázisfordító 2 analóg bemenetére csatlakozó jel a 4 kimenetén attól függő polaritásban (fázisban, illetve ellenfázisban) jelenik meg, hogy az 5 kapcsoló bemenetére milyen feszültség érkezik. A 6 KIZÁRÓ VAGY kapu 7 kimeneté csatlakozik a kapcsolható fázisfordító 5 kapcsoló bemenetéhez. A kapcsolható fázisfordító céljára például az önmagában ismert ,uA796 típusú analóg, a KIZÁRÓ VAGY kapu céljára például a szintén önmagában ismert SN7486 típusú digitális integrált áramkör használható. Ugyanis ajuA796 típusú integrált áramkör a híradástechnikai alkalmazások céljából elnyomott vivőjű üzemmódra szimmetrizálható, így elérhető, hogy ha a KIZÁRÓ VAGY kapu 7 kimenetén magas logikai szint van, akkor a kapcsolható fázisfordító 4 kimenetén a jel fázisa azonos legyen a 2 analóg bemenethez vezetett jel fázisával, míg ha a 7 kimeneten az alacsony logikai szint áll elő, akkor a 4 kimeneten a pola5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
