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

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.