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
| Производительмодель | Velleman HPS-40 | Metex MS-2000 | Metex MS-1280(L) | SUMMIT DMM-740 | BeeTECH** 700 | BeeTECH** 70 | ST&T G7 (G9) |
| Полоса пропускания, МГц | 5 | 2 | 5 | 1 | 5 | 0,2 | 0,7 (0,5) |
| Число каналов | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| Размер экрана, пикс. | 192х112 | 200x200 | 128x128 | 160x240 | 160x160 | 128x64 | 128x128 |
| Верт. Отклонение, dV/дел. | 5мВ…20В | 0,1В…100В | 0,5В...50В | * | 10мВ…200В | 0,1…600В | 0,5…500В |
| Развертка, dt/дел. | 50нс…1ч | 2мкс…2с | 800нс…26мс | 1мкс…5с | 0,25мкс…2с | 10мкс…1с | 1мкс…10с |
| Длина записи, точек/канал | 256 | * | * | 512 | 256 | * | * |
| Память, экранов | 2 | * | * | 8 | 15 | 15 | 8 |
| Внешний запуск | - | - | - | - | - | - | - |
| Курсоры или маркеры | + | + | + | * | + | - | - |
| Связь RS-232 (ПО) | + | + | - | - | + | + | + |
| Генератор сигналов | - | - | 1Гц…10кГц | - | 3Гц…78кГц | 1…20кГц | - |
| Время автон. работы, час | до 20 | * | * | 3,5 | 8 (6) | 6 | * |
| Тип батареи | NiCd (5хAA) | 4хNiMH | * | NiCd (6хАА) | NiCd (6хАА) | 6хАА | аккум. |
| Габаритные размеры | 220х105х35 | 207х97х50 | * | 220х100х52 | 210х107х56 | 210х107х56 | * |
| Вес, кг | 0,45 | 0,65 | * | 0,5 | 0,8 | 0,8 | 0,6 |
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
| Производительмодель | FLUKE 123 (124) | FLUKE 192-199 | Tektronix THS720-730 | Protek S2401(05) | EZ Digital (LG) OS-310M | Metex DG Scope | Aktakom ACK-4201 |
| Портативныеосциллографы |  |  |  |  |  |  | |
| 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.