Скважинный радиометр

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

3<5ц G 01 V 5/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3260385/18-25 (22) 16.03.81 (46) 15.07.83. Бюл. И 26 (72) О.П. Бухало (71) Физико-механический институт

АН Украинской ССР (53) 550.835(088.8) (56) 1. Авторское свидетельства СССР

И 461692, кл. 0 01 Т 7/00, 1976. .2. Кенгерлинский Ю.С., Гусей- .. нов Н.Л., Абдурагимов. Ф.А. Перспективные методы и средства построения многоканальной аппаратуры радиоактивного каротажа. - Известия высших учебных заведений. "НеФть и газ", 1976 i1 11, с. 78.

3. Блантер Б.С., Горбачев Ю.И.

Применение. временного уплотнения каналов в комплексной скважинной anna" ратуре. - Известия высших учебных заведений. Теология и разведка", 1977, с. 113.

4. Патент. CHIA ià 3925749, кл. G 01 Ч 1/40, опублик. l975 (прототип). (54)(57) 1. СКВАЖИННЫЙ %ДИОИЕТР, содержащий два датчика радиоактивного излучения, один из которых через

„,Я0„„! 029117 А управляемый делитель частоты, формирователь импульсов и кабель связи .соединен с входом дискриминатора, а другой подключен к входу счетчика, генератор периодических импуль" сов и решающее устройство, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения и пере,дачи сигналов датчиков радиактивно"

ro излучения, он дополнительно содержит элемент задержки, регистр, измеритель среднего значения временных интервалов и измеритель среднего квадрата временных интервалов, причем, выход генератора периодических импульсов через элемент задержки подключен к входу сброса счетчика, а непосредственно ". к входу перезаписи регистра, входы которого соединены с выходами счетчика, а выходы - с входами начальной установки управляемого делителя частоты, выход которого подключен í его входу управления, входы измерителей среднего значения временных интервалов и среднего квадрата временных интервалов соединены с выходом дискриминатора, а выходыс входами решающего устройства.

1029117

2. Скважинный радиометр по и. 1, отличающийся тем, что решающее устройство содержит квадратор, устройство вычитания и два измерителя отношения, причем вход квадратора, являющийся первым входом решающего устройства, соединен с вхоИзобретение относится к приборам . измерения ионизирующих излучений и может быть использовано для исследования скважин методами. ядерной гео" физики. 5

Известен двухканальный рвдиометр, с амплитудным разделением каналов, содержащий два датчика, смеситель, линию связи, приемное устройство, 10 состоящее из разделителя, инвертора, усилителя, дискриминаторов, ключей, регистраторов, схемы ИЛИ, линии задержки, одновибратора t 1j.

Известен радиометр с частотным разделением каналов, содержащий детекторы, усилители, пересчетные уст-,. ройства, генераторы синусоидальных колебаний, усилитель-смеситель, линию связи, усилитель, полосовые, 26 фильтры, одновибраторы 1„2 3.

Известен скважинный радиометр с временным разделением каналов, состоящий из детекторов, усилителей, накопителей импульсов, цифро-анапо- - 25 говых преобразователей, коммутаторов, линии связи, системы разделения каналов и регистрации t $).

Недостатком известных устройств является необходимость передачи по одной жиле каротажного кабеля не" скольких случайных импульсных пото" ков от нескольких датчиков, что при" водит к взаимному влиянию каналов и, как следствие, к погрешностям, возникающим при разделении сигналов, относящихся к различным информационным каналам.

Наиболее близким техническим решением к предложенному является сква жинный радиометр, содержащий два дат. чика радиоактивного излучения, один из которых через управляемый делитель частоты, формирователь импульдом делимого первого измерителя отношения, а выход - с входом делимого второго измерителя отношения и вычитающим входом устройства вычитания, выход которого подключен к входамделитепей измерителей отношения,авход явпяетсявторым входомрешающего устройства. сов и кабель связи соединен с входом.. дискриминатора, а другой подключен к входу счетчика, генератор периодических импульсов и решающее устройство Г4 3.

Недостаток данного устройство также заключается в необходимости передачи по одножильному кабелю несколь" ких независимых импульсных потоков, что приводит к ошибкам измерений.

Целью изобретения является повышение точности измерения и передачи сигналов датчиков радиоактивного излучения.

Поставленная цеЛь достигается тем, что. скважинный радиометр, содержа" щий два датчика радиоактивного излучения, один из которых через управ.ляемый делитель частоты, формирова" тель импульсов и кабель связи соединен с входом дискриминатора, а дру" гой подключен к входу счетчика, генератор периодических импульсов и решающее устройство, дополнительно содержит элемент задержки, регистр, измеритель среднего значения временных интервалов и измеритель среднего квадрата временных интервалов, при" чем выход генератора периодических импульсов через элемент задержки подключен к входу сброса счетчика, а непосредственно - к входу перезаписи регистра, входы которого соедине" ны с выходами счетчика, а выходыс входами начальной установки управ" ляемого делителя частоты выход которого .подключен к его входу управле" ния, входы измерителей среднего значения временных интервалов и среднего квадрата временных интервалов соединены с выходом дискриминатора, а выходы - с входами решающего устройства.

10291

Кроме того, решающее устройство содержит квадратоп, устройство вычитания и два измерителя отношения, причем вход квадратора является-первым входом решающего уСтройства- и -5 соединен с входом делимого первого измерителя отношения, а выход " с входом делимого второго измерителя отношения и вычитающим входом устрой-. ства вычитания, выход которого под10 ключен к входам делителей измерителеи отношения, а вход является вторым входом решающего устройсгва.

На фиг. 1 изображена блок-схема.скважииного радиаметра; на фиг. 2.то же, решающего устройства.

Устройство содержит датчики радиоактивного. излучения 1 и 2, управляемый делитель частоты 3, регистр 4, счетчик импульсов 5, элемент задерж- 0 ки 6, генератор периодических импульсов 7, формирователь импульсов 8, кабель связи 9, дискриминатор 10, измеритель 11 среднего интервала времени между моментами появления им-, 25 пульсов, измеритель 12 среднего квад" рата интервалов времени между моментами появления импульсов и решающее устройство 13.

Выход датчика радиоактивного излучения 1 соединен с входом управляемого делителя частоты 3, выход кото" рого соединен с его входом управле" ния и через формирователь импульсов

8 и кабель связи 9 - с входом дискриминатора 10.

Выход датчика радиоактивного излучения 2 соединен с входом счетчика импульсов 5, выходы которого .через 40 регистр 4 подключены к входам установки коэффициента деления управляе" мого делителя 3. Выход генератора периодических импульсов 7 соединен с входом перезаписи регистра 4 и через - 45 устройство задержки. 6 с входом сброса счетчика 5.

Выход дискриминатора 10 соединен с входами измерителей ll среднего значения и измерителя 12 среднего

50 квадрата интервалов между моментами появления импульсов, выходы которых подключены к входам решающего уст" ройства 13, выходы которого являются выходами устроиства.

SS

Решающее устройство 13 (фиг. 2) содержит квадратор 14, устройство вычитания 15 и два измерителя отно17 4 шения 16.и 17, выходы которых являют- ся выходами решающего устройства 13.

Вход квадратора 14 является пер.вым входом решающего устройства 13 и соединен с выходам измерителя 11 среднего интервала и входом делимого измерителя отношеиия l7.

Выход квадратора 14 соединен с входом делимого измерителя отношения 16 и с- входом вычитания- устройства вычитания 16, вход которого является вторым входом решающего .устройства 13 и подключен к выходу измерителя 12 среднего квадрата ин" тервалов, а выход соединен с входаье делителей отношения 16 и 17. . принцип действия устройства .заключается в модулировании параметра функции распределения одного из случайных гютоков другим случайным потоком. Образующийся результирующий им пульсный поток представляет собой случайную последовательность импуль» сов одинаковой амплитуды, функция распределения временных интервалов между моментами появления импульсов в котором содержит информацию о6 интенсивностях первого и второго исходных случайных импульсных гютоков. Эта информация легко извлекается путем статистической обработки результирующего импульсного потока.

Устройство работает следующим образом.

Импульсы датчика радиоактивного излучения 1 поступают Hà управляемый делитель частоты 3, представляющий собой счетчик, в который предварительно записывается число, находивщееся в регистре 4 . Импульсы датчика радиоактивного излучения 1 последовательно "списывают" число в делителе 3 до нуля, гюсле чего на его выходе появляегся импульс, который поступает на вход управления делителя 3 и устанавливает в нем новое число, которое в этот момент находится в регистре 4.

Этот процесс непрерывно повторяется, а выходные импульсы делителя 3 гюступают на формирователь 8, где они формируются по длительности и амплитуде, и далее подаются на кабель связи 9. Информационным элементом импульсного потока, поступающего на кабель связи 9, является случайный интервал времени 8 между моментами появления импульсов.

1029117

Импульсы датчика радиоактивного излучения 2 поступают на вход счетчика 5, где они накапливаются в те- чение интервала времени Т, который равен периоду следования импульсов 5 на выходе периодического генератора 7, При появлении очередного импульса генератора 7 осуществляется перезапись содержимого счетчика 5 в регистр 0

4 и сброс счетчика 5 задержанным на время перезаписи импульсом генератора 7.

Таким образом, при каждом такте срабатывания генератора 7 (через ин-15 тервал времени Т) в регистре 4 осуще" ствляется очередная смена случайного числа И, Эти случайные числа N через случайные интервалы времени 8 переписываются в делитель 3 и определяют его коэффициент деления частоты при формировании очередного интервала между импульсами на входе кабеля связи 9.

Если бы число N в регистре 4 было постоянным, то статистические характеристики интервала д между выходными импульсами делителя 3 описывались 0 бы распределением Эрланга .(N-1)"ro порядка р 4 г„(8) = и е"И )(1) (и e)

35 где n " интенсивность импульсного

1 потока на выходе датчика 7;

Г1 - коэффициент деления;

8 - длительность интервала меж" ду импульсами. 40

Поскольку числа Г1 случайны, то распределение (1) можно трактовать как условную плотность вероятности

Р(с/Г1) появления интервала В при фиксированном N. 45

Закон распределения ф (Г1) случаиной величины N является пуассоновским, т.е. и

-Hf)- П)

ГТ.

50 где Т - период следования импульсов генератора 7;

n - интенсивность импульсного потока на выходе датчика 2.

Совместное распределение случайных55 величин Г1 и 9 описывается двумерной функцией распределения

И(61П) = Г(Ц/N) Ц(Г1) Плотность распределения интервалов 9 в результирующем потоке

Оэ (О ,%(0)=2: w(e„ )=r p(elм) 9(и).

N=O ФО

Первые два момента распределения временных интервалов

e,=Je w(e)ae=z@н) в Р(в и)06= о й=о р

1 я.Т

Рг (И2Т+il)

И1

Отсюда следует алгоритм обработки результатов измерения g и q<

& и, = 2 -.у-у 1 Я. и = 2

7И ЙТ п и4 Т

Таким образом, измеряя значения 9 и ф и производя указанные вычисления, можно определить искомое значение интенсивностей п; и, и их отноha шение ---.

И

Эти операции осуществляются в решающем устройстве .13. С выхода кабеля связи 19 импульсы поступают на дискриминатор 10, который исключает регистрацию шумовых импульсов малой амплитуды, и далее на измерители среднего значения временных интерва" лов 11 и их среднего квадрата 12. Ре зультаты измерения поступает в решаю щий блок 13, в котором осуществляет" ся вычисление интенсивностей и пото" ков импульсов на выходе датчиков 1 и

2 по укаэанным алгоритмам.

Решающий блок 13 работает следующим образом.

Квадратор 14©вычисляет квадрат среднего значения интерваловф „ Результат поступает на вход делимого измерителя отношения 16 и на вычитаю. щий вход устройства вычитания 15, на выходе которого образуется разйость значений ф " 9 поступающая на входы делителей измерителей отношения

16 и 17.

На вход делимого измерителя отношения 17 поступает результат измерения среднего интервалами .

Сост авитель

Ре акто А. Г лько Техре K.Èíöúî Корректор А. Ильин

Тираж 710 . одписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Иосква Ж-35 Раушская наб. д. 4/5 аказ 9 илиал П Патент, r. Ужгород, ул, Проектная, / 10291

Таким образом, на выходе измерителя сношения 16 образуется величина пропорциональная интенсив6 -e ности п,1, а на выходе измерителя 17величина --«--- =- - пропорциональ- 5

8 .— В ная п .

При необходимости измерения отношения интенсивностей пропорциональ" ной ему величиной является измеренное измерителем 11 значение средне го интервала g

Таким образом, в отличие от известных устройств аналогичного назначения предлагаемый радиометр позволяет реализовать принципиально новый метод двухканальной передачи - стохастическое модуяирование параметра закона распределения случайной импульсной последовательности.

17 о

Это позволяет передавать информацию о сигналах двух датчиков радиоактивного излучения одним случайным импульсHbIM потоком, исключить суперпоэицию независимых потоков в "кабеле связи, операцию их разделения и, следовательно," связанные с этим погрешности.

Вычислительный алгоритм достаточ" но прост и может быть легко реализован цифровыми .схемами обработки.

При использовании счетчиков с достаточно высоким быстродействием погрешность измерения интенсивностей потоков определяется. только.статистической погрешностью в измерителях, связанной с вероятностной структурой исследуемых сигналов.