Реферат: Современные портативные осциллографы и их использование в качестве регистраторов геофизических сигналов

.

Некоторые зарубежные фирмы выпускают портативные комбинированные приборы, совмещающие цифровой осциллограф и мультиметр. В зависимости от товарного знака их могут называть осциллоскопами (Oscilloscope), скопметрами(ScopeMeter), мультископами (MultiScope), графическими мультиметрами или просто портативными осциллографами. Приборы имеют графический жидкокристаллический экран, автономное питание, небольшой вес и компактные размеры. Это дает возможность использовать их, при некоторых условиях, в качестве полевых регистраторов геофизических сигналов. Возможны измерения как непрерывных (гармонических), так и импульсных (переходных) процессов и фиксации их на экране для детального рассмотрения. Многие из осциллографов имеют память на несколько экранов и интерфейс связи с компьютером, что позволяет сохранять и переписывать данные для последующей обработки. Ниже дан обзор моделей одно и двух-канальных портативных осциллографов, представленных на российском рынке, с выборочными характеристиками :

Таблица1. Характеристики 1-канальных портативных осциллографов

Примечания: * - нет данных.

** Графическим мультиметрам BeeTECH 70 и 700 соответствуют идентичные модели WENS (Корея), и производимые фирмой Voltcraft (Германия) модели GDM-705 и DMM-750. Общий недостаток - плохая работа с не гармоническими (импульсными) сигналами: очень не устойчивый запуск, отсутствие курсорных измерений при захвате экрана.

Таблица 2. Характеристики 2-канальных портативных осциллографов

Производитель модель	FLUKE 123 (124)	FLUKE 192-199	Tektronix THS720-730	Protek S2401(05)	EZ Digital (LG) OS-310M	Metex DG Scope	Aktakom ACK-4201
Портативные осциллографы
Полоса пропускания, МГц	20 (40)	60-200	100 (200)	1 (5)	100	20	5 (?)
Число каналов	2	2	2	2	2	2	2
Размер экрана, пикс.	240х240	320х240	320х240	132x128	320x240	320x240	128x64
Верт. Отклонение, dV/дел.	5мВ…500В	5мВ…100В	5мВ…50В	0,5В...500В	1мВ…5В	5мВ…2В	0,1В…5В
Развертка, dt/дел.	10нс…1мин	5нс…2мин	5нс…50с	1мкс…5с	5нс…5с	50нс…2с	0,5мкс..0,2с
Длина записи, точек/канал	512	1000	2500	512	2048	*	до 8000
Память, экранов	10 (20)	10+100авто	10	16 этал.	10	*	*
Внешний запуск	опция	+	+	+	+	-	+
Курсоры или маркеры	- (+)	+	+	-	+	+	+
Связь RS-232 (ПО)	+	+	+	+	+	+	+
Генератор сигналов	-	500Гц (3В)	-	-	1кГц (0,5В)	-	-
Дополнительные опции	Сглаживание сигнала	Мат. обработка	Мощностные измерения (Р)	тахометр	Математика, принтер	8-кан. лог. анализатор	2-канал. частотометр
Время автон. работы, час	4 (7)	4	2	4	до 1,5	*	*
Тип батареи	NiCd, NiMH	NiMH	NiCd	NiMH	NiCd (12В)	NiMH	6хАА
Габаритные размеры	232х115х50	250х169х64	217х177х51	195х90х40	180х255х67	250х146х60	200х90х55
Вес, кг	1,2	2	1,5	0,3	2	2	0,75

Примечания: * - нет данных.

Варианты использования:

1) Малоглубинная сейсмостанция.

Наиболее хорошо подходят для этих целей 2-канальные осциллографы фирмы FLUKE (120 и 190-серий) EZ Digital OS-310M и Tektronix (серия THS700). Они имеют внешний запуск, который можно использовать в качестве "отметки момента" (ОМ), хорошую чувствительность и программное обеспечение, позволяющее сохранять и импортировать полученные сейсмограммы в другие аналитические программы. В дальнейшем возможна компоновка и конвертация данных в стандартные сейсмические форматы (SEGY, SEG-2). Если у осциллографа имеются 2 канала, но без внешнего запуска, то один канал можно использовать как измерительный, второй в качестве ОМ. Это модели FLUKE 120-серии (без кабеля ITP120), Metex (DG Scope 20MHz), Protek S2401- S2405.

Использование одноканальных осциллографов, как Velleman HPS, BeeTECH, Voltcraft и др., без внешнего запуска, достаточно проблематично. Можно попробовать завести на один канал и сейсмоприемник и отметчик момента, способный выработать короткий импульс запуска начала измерений, не влияющий на дальнейший процесс регистрации волнового поля. В крайнем случае, можно воспользоваться “ручным” запуском, при снижении точности измерений. Все это возможно при хорошей работе приборов с импульсными сигналами и надежном запуске, что не всегда выполняется для "простых" графических мультиметров. Для ряда моделей (Protek, Metex MX) имеющих невысокую чувствительность, понадобится дополнительный усилитель. Общий недостаток таких систем регистрации состоит в том, что портативные осциллографы не могут накапливать сигнал (кроме OS-310M). Учитывая небольшую глубину исследования, это можно считать не критичным. Другой недостаток – небольшая память для хранения данных: придется либо довольствоваться простейшей интерпретацией в поле, либо постоянно копировать результаты в ноутбук (при наличии интерфейсного кабеля и ПО).

2) Электроразведочный приемник-регистратор.

Постоянный ток. При наличии неполяризующихся электродов, скопметром можно проводить съемку методами сопротивлений на постоянном токе и естественного поля (ЕП), как в режиме осциллоскопа, так и в режиме мультиметра. В режиме осциллографа удобно исследовать вызванную поляризацию (ВП).

Переменный ток. Осциллографирование позволяет проводить исследования практически всеми методами электроразведки на переменном токе: ПЕЭП, ПЕМП, методы сопротивлений на низкой частоте, индукционные методы; при наличии 2 каналов, возможны импедансные, фазовые и измерения действительных и мнимых компонент электромагнитного поля (МТЗ, ЧЗ, ДИЗ). При полосе пропускания осциллографа более 1МГц доступны наблюдения за переходными процессами неустановившихся сигналов (МПП, ЗС).

В некоторых случаях, при недостаточной чувствительности, может понадобиться дополнительный усилитель сигнала (широкополосный, либо с необходимой фильтрацией).

3) Другие применения.

Имея достаточно высокое входное сопротивление, портативные осциллографы хорошо согласуются с различными геофизическими датчиками (электрическими, магнитными, акустическими), что ограничивает их применение в составе геофизической аппаратуры только фантазией исполнителя и ценой. Хорошие модели осциллографов обладают высокой стоимостью, однако она во много раз меньше цены специализированной геофизической аппаратуры, выпускаемой небольшими партиями под конкретное применение. К примеру, скопметр FLUKE 190-серии в режиме электронного самописца (TrendPlot), может с успехом заменить 1-канальный цифровой каротажный регистратор: здесь сигнал с сельсин датчика (отметка глубины) подается на один канал осциллографа, а измеряемый сигнал на другой. При дискретизации 10см осуществим каротаж более чем 2,5 п.км скважины с сохранением результатов в памяти прибора, которые затем можно переслать в компьютер.