Устройство для электрического каротажа

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО КАРОТАЖА, содержащее стйбилизатор напряжения, генератор управляющих противофазных напряжений, два блока гальванической развязки, задающий стабилизатор тока, токовый переключатель , токовые электроды/ измерительные электроды, соединенные с компенсатором поляризации, последовательно соединенным с измерительным преобразователем напряжения и сглаживающим фильтром,два регистратора, усилитель постоянного напряжения, интегратор напряжения, ключевой элемент, генератор двух стабильных частот, первый формирователь импульсов , первый, второй и третий триггеры , первый логический элемент И, при этом первый выход стабилизатора напряжения соединен с задающим стабилизатором тока, второй - с генератором управляющих противофазных напряжений , выход задающего стабилиза- . тора соединен с входом токового переключателя, выходы котррого соединены с токовыми электродами, два выхода генератора управляющих противофазных .напряжений .соединены с блоками гальванической развязки, первый выходы которых подсоединены к токовому переключателю, a вторые - к измерительному преобразователю ,напряжения , вход усилителя постоянного напряжения соединен с выходом сглаживающего фильтре, a первый выход усилителя постоянного напряжения соединен с входом первого регистратора, второй выход - с входом интеграиопа напряжения, который чеоез ключевой элемент соединен с третьим выходом стабилизатора напряжения, выход интегратора напряжения соединен с О -входом первого тригг&ра, С-вход которого соединен с высокочастотным выходом генератора двух, стабильных частот,Q -выход первого триггера in ; соединен с первым входом первого .:логического элемента И, a О -выход с управлякядим входом ключевого элемента, низкочастотный выход генератора двух стабильных частот сое ,динен с входом первого формирователя импульсов и через него с R-входом третьего триггера, a вход генератора двух стабильных частот соединен с да сд Q выходом, третьего триггера,О -выход которого соединен с вторым входом первого логического элемента И, оо a С-вход является Входом сигнала Импульс глубины, отличающе СП е с я .тем, «то, с целью повышения точности регистрации слабых сигналов путем о з5 ществления записи на магнитный носитель сигналов с постоянной частотой, Б него введены второй и третий логические элементы И, счетчик импульсов.; делитель частоты на 4, второй формирователь импульсов, четвертый и пятый триггеры, логический элемент ИЛИ, логический элемент НЕ, причем входы второго логического элемента И соединены соответственно с выходом первого логичпского элемента И и Q -выходом четвеотого

СОЮЗ СОВЕТСНИХ COI

РЕСПУБЛИН

3(Я) С 01 Ч 3 18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИЙ (21) 3451289/18-25 (22) 11.06.82 (46) 07.01.84. Вюл. 9 1 (72) Н.В. Матвеева, А.В. Филимонов, Ю.Н. Грязев и В.A. Пулик (71) Ленинградское отделение Всесоюзного ордена Ленина проектно;изыскательского и научно-исследовательского института Гидропроект им. С.Я. Жука и Всесоюзный ордена Ленина проектно-изыскательский и научио-исследовательский институт Гидропроект им. С.Я. Жука (5 3) 5 5 0 . 8 3 (0 88 . 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 507843, кл. G 01 V 3) 18, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 934419, кл. G 01 V 3/18,1980. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО КАРОТАЖА, содержащее стабилизатор напряжения, генератор управляющих противофазных напряжений, дна блока гальванической развязки, задающий стабилизатор тока, токовый переключатель, токовые электроды, измернтельные электроды, соединенные с компенсатором поляризации, последовательно соединенным с измерительным преобразователем напряжения и сглаживающим фильтром,rдва регистратора, усилитель постоянного напряжения, интегратор напряжения, ключевой элемент, генератор двух стабильных частот, первый формирователь импульсон, первый, второй и третий триггеры, первый логический элемент И, при этом первый выход стабилизатора нап- ряжения соединен с задающим стабилизатором тока, второй - с генератором управляющих противофазных напряжений, выход задающего стабилизатора тока соединен с входом токового переключателя, выходы котррого сое.динены с токовыми электродами, дна выхода генератора управляющих противофазных,напряжений соединены с блоками гальванической развязки, первые выходы которых подсоединены к токовому переключателю, а нторые — к измерительному преобразователю,напряжения, вход усилителя постоянного напряжения соединен с выходом сглажинающего фильтрр, а первый выход усилителя постоянного напряжения соединен с входом первого регистратора, второй выход — с входом интеграиопа напгяжения> который через ключевой элемент соединен с .третьим выходом стабилизатора напряжения, выход интегратора напряжения соединен с

g -входом первого триггера, C -вход которого соединен с высокочастотным выходом генератора двух стабильных

Ф частот, Q -выход первого триггера .соединен с первым входом первого .,логического элемента И, а 9 -выход с управляющим входом ключе ного элемента, низкочастотный выход генератора двух стабильных частот сое- ф динен с входом первого формирователя импульсов и через него с R -входом третьего триггера, а вход генератора двух стабильных частот соединен с .Q .-выходом третьего триггера,Я вЂ выход которого соединен с вторым входом первого логического элемента И, а С - вход является входом си гнала

"Импульс глубины", о т л и ч а ю щ е е с я,тем, ито, с целью повышения точности регистрации слабых сигналов путем оауществления записи на магнитный носитель сигналов с постоянной частотой, в него введены второй и третий логические элементы И„ счетчик импульсов; делитель частоты на 4, второй формирователь импульсов, четвертый и пятый триггеры, логический элемент ИЛИ, логический элемент НЕ, причем входы второго логического элемента И соединены соответственно с выходом первого логического элемента И и Q -выходом четнеотог

1065805 триггера,а выход его — c С-нхадом счетчика импульсов, между выходом и

4 -входом которого включен второй фармнРователь импульсон „нхо третьего логического элемента И соеДинены соответственно с выходом делителя час.

tGTB на 4 р С вхОд кОтОРОгО ПОдсОединен нысочастотному выходу генератора

Двух стабильных частот,и с 9--выходом второго триггера, - вход которого подсоединен кК -входу третьего триггера, 3 -вход — к источнику питания, а выход тр тьего логического элемента И соединен с С -входами четвертого

Устройство относится к скважинным геофизическим исследованиям и может быть использовано, например, на объектах изысканий под строительство гидротехнических сооружений для регистрации электрических и температурных параметров грунта при проведении работ н труднодоступных районах.

Известна устройство для электрического каротажа, содержащее источник питания, преобразователь напряжения, выпрямитель, сглажинающ и ,.фильтр,. приборы регулиранки силы тока. набор контрольных шунтов, компенсатор поляризации, генератор упаанляющих противофазных напряже=нийу тскОВый пеРеключатель, измерительные и токовые электроды, измерительный преобразователь напряжения, р гистратор сигнала и сглаживающий фильтр. Устройство может также содержать задаюций стабилизатор тока и блоки гальванической развязк".-;: () .

Недостатки этога устройства заключаются н малой эффективности изза наличия большого объема операций, необходимых при обработке результатон экспериментальных данных, а также н невозможности измерения температурных параметров. аиболее близким по технической сущности к предлагаемому янляется устройство для электрического карота жа, содержащее стабилизатор напряжения, генератор управляющих противо фазных напряжений, два блока гальванической развязки,, задающий стабилизатор тэка, токовый переключатель, токоные электроди, измерительные электра,цы, соединенные с кампенсатором поляризации, последовательно соединенным с измерительным преобразователем напряжения и сглаживающим фильтром, усилитель постоянного напряжения, первый и второй регистрато и пя о о триггеров, панчем Ц вЂ” входы втсраго и четнертога триггеров подсое ецинены к выходу второго формирователя импульсон, à R -вход пятогc> триггера подсоединен через логический элемент ИЛИ к g -входу чеввертого триггера. и через тот же логический элемент ИЛИ и логический элемент НЕ к выходу второго формирователя импульсон, Э -входы четвертого и пятого триггеров подсоединены соответственно к своим Q -выходам, а их

Я -выходы подключены к в>оду второго регистратора. ры, интегратор напряжения, клюневой элемент, генератор двух.стабильных час.".îò, формирователь импульсон,. три триггера и логический элемент И, при этом первый выход стабилизатора напряжения соединен с задающим стабилизатором тока, второй — с генераI тором упранляющих пративофазных нап— ряжений, выход задающего стабили з ато— о ра тока c>îåäèíåH с входам токового переключателя, выходы которого соединены с таковыми электродами, дна ныхода генератора управляющих противофазных напряжений соединены с блоками

35 гальванической раз вязки первые выхс-..

F ды которь.х подсоединены к токовому переключателю, а вторые — к змерительному преобразователю напряжения„ нход усилителя постоянного напряжения соединен с выходом сглаживающего >О фильтра, первый выход усили-еля постОяннОГО напряжения сОединен с вхОдом первого регистратора, второй выход с входом интегратора напряжения, который через ключевой элемент соеди,> 5 нен с третьим выходом стабилизатора напряжения„ выход интегратора напряжения соединен с Q -входам пернога триггера, .С -вход которого соединен с высокочастотным выходом генератора

З0 двух стабильных частот, Я -выход первого триггера соединен с первым входом логического элемента И, а

g --выход — с управляющим входом клю"

-левого элемента, низкочастотный вы35 ход генератора двух стабильных частот соединен с входом формирователя .импу -1ьсан и через него — с К -нходом третьего триггера, а,вход генератора двух стабильных частот соединен с Я -выходом третьего триггера, Ц -выход которого соединен с вторым входом логического элемента И, а

С вЂ вх является входом сиц>нала Импульс t ьiлубииы g) 1065805

Недостаток этого устройства заключается н том, что при записи слабых сигналов на магнитную ленту, т. е. при низкой частоте преобразованного сигнала постоянного напряжения, н силу, ограниченности частотного диапазона магнитофона происходит искажение низких частот, т. е, вносится погрешность в результат измерения.

Устранить этою недостаток можно, осуществляя запись на постоянной частбте.

Цель изобретения — повышение точности регистрации слабых сигналов путе>л осуществления записи на маг- 15 нитный носитель сигналов с постоянной частотой.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее стабилиз затор,напряжения, генератор управляю-20 щих противофазных напряжений, два блока гальванической развязки, задающий стабилизатор тока, токовый переключатель, токовые электроды, измерительные электроды, соединенные с компеисатором поляризации, последовательно соединенным с измерительным преобразователем напряжения и сглаживающим фильтром, два регистратора, усилитель постоянного напряжения, интегратор напряжения, ключевой эле- . мент, генератор двух стабильных частот, первый формирователь импульсов, первый, второй и третий триггеры, первый логический элемент И, при этом первый выход стабилизатора напряжения соединен с задающим стабилизатором тока, второй — с генераторогг управляющих протинофазных напряжений, выход задающего стабилизатора тока соединен с входом токового переключа-40 теля, выходы которого соединены с токовыми электродами, два выхода гене ратора упранлягощих противофазных нап ряжений соединены с блоками гальванической развязки, первые выходы кото- 45 рых подсоединены к токовому переключателю, вторые — к измерительному преобразователю напряжения, вход усили-.

° теля постоянного напряжения . соединен с выходом сглазывающего фильтра 50 а первый выход усилителя постоянного напряжения соединен с входом первого регистратора, второй "выход - с входом, интегратора напряжения, который -через ключевой элемент соединен с третьим выходом стабилизатора напряжения, выход интегратора напряжения соединен с D-входом первого триггера, С-вход которого соединен с высокочастотным выходом генератора двух стабильных частот,Q -выход первого триггера соединен с первым входом первого логического элемента И, а e — вьход — с управлякицим входоя ключевого элемента, низкочастотный выход генартора двух стабильных частот соединен с входом первого формирователя импульсов и через и го с 1 -входом третьего триггера, а вход генератора двух стабильных ч-гсг

1 тот соединен с Q -выходом третьего триггера, g -выход которого соединен с вторым входогг первого логического элемента И, а С -нход является входом сигнала "Импульс глубины", вве.— дены второй и третий логические эле менты И, счетчик импульсов, делител ь частоты на 4, второй формирдватель импульсов, четвертый: и пятый тригге1 ры, логический элемент ИЛИ, логичес. кий элемент НЕ, причем входы второго логического элемента И соединены соответственно с выходом первого логического элемента И и Q -выходом четвертого триггера, а выход его с С -входом счетчика импульсов, между выходом и -входом которого включен второй формирователь импульсов, входы третьего логического элемента

И соединены соответственно с выходом делителя частоты на 4, С -вход которого подсоединен к высокочастотному выходу генератора двух стабильных частот, и с Q -выходом нторого триггера, С -вход которого подсоединен к К -входу третьего триггера, 0 -вход — к источнику питания, а выход третьего логического элемента И соединен с С -входами четвертог и пятого триггеров, причем Й -вх второго и четвертого триггеров и дсоединены н выходу второго формирователя импульсов, а Р -вход пятого триг гера подсоединен через логический элемент ИЛИ к Q -выходу четвертого триггера и через тот же логический элемент ИЛИ и логический элемент НЕ к выходу второго формирователя импульсов, Р -входы четвертого и пятого триггеров подсоединены соответственно к своим Ц -входам, а их Q --выходы подсоединены к входу второго регистратора.

На чертеже, представлена блоксхема устройства для электрического каротажа.

Стабилизатор 1 напряжения соединен с задакщим стабилизатором 2 тока и генератором 3 управляющих противофазных напряжений. Выход задающего стабилизатора 2 тока через токовый переключатель 4 соединен с токовыми электродами 5. Дна выхода генератора 3 управляющих протннофазных напряжений соединены через блоки 6 и 7 гальванической развязки с токовым переключателем 4 и измерительным преобразователем 8 напряжений. Измерительные электроды 9 через компенсатор 10 поляризации соединены с измерительным преобразователем 8 напряжения, выход которого через

1065805 сrлаживак ий фи Ih Tp 1 соеi:HHeH рез усилитель " 2 постоянного HaïðHженин с входами первого рсгистратора 13 H интегратора 4 напряжения, С входом интегратора 14 напряже:нияя чер 3 ключе вor aлемен т 1 Tc1 «i re соединe H стабилизатор l напряжения.

Выход интегратора 14 напряжения саедиче» c T, †вход первого триггера 16 .- С вЂ” вхоД като1 а Гo соеДинен с высокочастотным выходам генератора

j О

17 двух стаоильных частот и 0 -входом делителя 18 на четыре. Иизко астатный,:выход генератора 17

cTiII!иль ных наcTCT соединен ерез первый вормирователь 19 импуль-15 сов с Р— входом:-ретье — î триггера 20 и С входам I!To!Torго триггера 21

И вЂ” выход первого триггера ".6 годключен к первому входу логического элемента И 22„ второй, вход которого -:П

ПОДКЛЮЧЕН Ê ra †. ВЫХаду трЕтЬЕГО трИГгера 20, а выход — к первому входу второго логи-.åñêoro элемента и 23.

Q -выход третьего триггера 20 пад-" кл очен к R, †вхо генератора 17 дьух стабильных частот, а 3 -выход перваго Tp«I гера 16 подключен к управляющему входу ключевого элеме-. òа 15,, -вход, третьего триггера 20 соедин. .: с источником управляюцего cHгна- ., ki ла Импульс глубины . Выход. второго лог.*;чес«ого элемента И 23 соединен с С вЂ” вхОДОм счетчика 24, выхОд кОтО.рого через второй Формирователь 25 импульсов подключен к Й -Bxogg счети ... ° 35 чика 24, 8 -=-ходу втооого триггера 21, входу третьего логического элементa Г 26„ Р -входу:=етвертого триггеl 7

-В -вход второго триггера 21 под- Щ ключе н к истая H*!Kv питания „ВыхОД де пи теля 1 8;-ia Fre гыре подк -»odeH H ep ° вому входу третьего логическэга эле-: ме Те И 28, второй вход которога подключен к 0 -выходу второго тригге а 21. В,ход тре гье -o логи-1ескаго

=.л.-е ента И 28 падклю ен к 0 — входам

ioT Eepr o го триггера 7 H .-,.=. Tol 0 три г гера 29. 9 -выходы четвертого и пято-;го тригг=ров 27 и 29 подкл очены к

1 входу второго регHOTpa Tора 0 .

0 — выход четвертого триггера 27 соеди: ен с эго 33 -входам и "..-.òîðûì входам в opor o лог;!iree«oго эдемеH .а И

2 3. g — выход четвеотогго три гге оа 2 7

5э также со динен с первым входом ло-. гичecнога элемент"-. ИЛИ 31, второй в од которого соединен с выходом. логического элемента НЕ 26. Выход логического элемента ИЛИ 31 соединен с к -входам пятorо триггера 29,. 60

Устройство для электрического каротажа питается через стабилизатор 1 напряжения от внешнего::сточника.. тока напряжением 15-30В. устройство работает следующим Образом.

Стабилизированное напряжение через, задающий стабилизатор 2 тока комму"HpyFTcя токовым переклю-ателем 4 и подается на токовые электро5, Знакопеременное напряжение с измерительных электродов 9 через ком .пенсатор 10 поляризации поступает на измерительн T 8 напряжения, с выхода -которого снимается сигнал постоянного напряжения, сглаживаемый Фильтром 11< и пода с я далее на вход усилителя 12 пс-..:.-о.= янного напряжения.

Управление работай токовогс †:ереключателя 4 и измерительного пр:-о=разователя 8 напряжения осу ествляется напряжениями, снимаемлы1 с ге нератора 3 управляющих противоэазных напряжений и. подаваемыми через олоки б, 7 гальванической развязки на токовый переключатель 4 и измерительный преобразователь 8 напряжения. .С выхода усилителя 2 постоянного напряжения усиленный сигнал поступает на входы первого регистратора 13 и интегратора 14 напряжения. С выхода интегратора 14 напряжения медленно возрастающее напряжение, скоpocть нарастания которого определяется величиной входного напряжения, поступает на 3 -вход первого триггера

l >, на С -вход которого падается вы сакочастотный сигнал от генератора 17 "âóõ "т-абильных частот, синхронизиоующий работу первого триггера 16.. При Определенном уровне напряжения на Э -входе первого триггера 16, последний меняет свое состояние и появившимся на его Я вЂ выходе сигналом открывает ключ вой

=-лемент 15, через который к в сду интегратора 14 напряжения подключается стабилизированное напряженис от стабилизатора 1 напряжения с поляр .ностью, противоположной полярности напряжения,: снимаемого с усилителя 12 постоянного напряжения. При этом напряжение на выходе интегратора 14 напряжения резко ..падает до уровня, при ко-ором первый триггер 16 возвращается в исходное состояние, сигнал на его Я -выходе снимается и ключевой элемент 15 закрывается, отключив стабилизатор 1 напряжения от входа интегратора 14 напряжения.

Таким образом, на выходах первого триггера 16 возникает последовательность импульсов, ча "TOTa которых линейно зависит от величины напряжения На входе интегратора 14 напряжения, т. е. от величины регистрируемого параметра.

1065805

С Q -выхода первого триггера 16 импульс поступает на первый вход первого логического элемеита И 22 и проходит на его выход лишь в том случае„ когда на его втором входе появится сигнал с Я -выхода третьего триггера 20, который устанавливается лишь при поступлении на его С -вход сигнала "Импульс глубины" от внешнего источника.

Одновременно:.с Q -выхода третьего триггера 20 сигнал поступает на Я вход генератора 17 двух стабильных частот и через 0,25 с на его низко".я частотном выходе появится сигнал, которым через первый формирователь 19 импульсов тритий триггер 20 по 4 входу переводится в состояние "Ожидание" прихода. следующего "Импульса глубины", а второй триггер 21-- .в состояние "1". При этом снимается . 20 сигнал "Разрешение" со входа первого логического элемента И 22 и прекращается прохождение через него импульсов с выхода первого триггера 16.

Таким образом, время прохождения 25 импульсов, пропорциональных входному напряжению измеряемого сигнала, ограничивается временем 0,25. h и происходит по сигналу "Импульс глубины".

"Пачка" импульсов с Выхода nepsoro gp логического элемента И 22,поступает на первый вход второго логического элемента И 23, на второй вход кото-, рого подана "1" с Q -выхода четвертого триггера 27, и далее †. на С вход двоично-десятичного счетчика 24, в который при этом записывается число импульсов в пачке, пропорциональ.ное входному напряжению измеряемого сигнала.

f. 0

При максимальной частоте следования импульсов 4 кГц за 0,25 с максимальное записываемое в счетчик .24 число импульсов равно 1000.

По истечении 0,25 с одновременно с установкой третьего триггера 20 в состояние "0", второй триггер 21 устанавливается в состояние "1" °

Этот единичный сигнал подается на один из входов третьего логического элемента И 28, разрешая тем самым прохождение сигнала с высокочастотно»г

ro выхода генератора 17 двух стабильных частот и делителя 18 на четыре на C -входы четвертого и пятого триггеров 27 и 29. C.»4 -выходов этих 55 триггеров снимаетг=я знакопеременное напряжение..частоты 4,096 кГц и подается на второй регистратор 30.

Одновременно с Q -выхода четвертого триггера 27 импульсы поступают 6g на второй вход второго логического элемента И 23, на первый вход которого в это время подана "1" с выхода. первого логического элемента И 22 °

С выхода второго логического элемен-: 65 та И 23 эти импульсы поступают на б -вход счетчика 24, в который до этого было записано число импульсов с выхода первого логического элемента И 22, пропорциональное входному напряжению измеряемого сигнала.

После заполнения счетчика 24 на его выходе появится сигнал "1", поступающий на второй формирователь 25 импульсов. Этим импульсом устанавливаются в "0" счетчик 24 импульсов, второй и четвертый триггеры 21 и 27

:и через логические элементы НЕ 26 и ИЛИ 31 пятый триггер 29. Таким обра,зом снимается с одного из входов третьего логического элемента И 28 сигнал "Разрешение" прохождения вы .сокочастотных импульсов с делителем

18 на четыре на счетные входы четвертого и пятого триггеров 27 и 29.

Одновременно с этим "запрещается" также прохождениесимпульсов через второй логический элемент И 23 на аход счетчика 24, а через третий логический элемент И .28 — на входы четвертого и пятого триггеров 27 и

29, В таком состоянии схема остается до прихода следующего "Импульса глубины".

Таким образом, число импульсов напряжения К» частоты 4,096 кГц, на

Q -выходах четвертого и пятого триггеров 27 и 29 определяется. числом

42 импульсов, пришедших от первого триггера 16 и записанных в счетчике

24 импульсов за время 0,25 с, и маке симально возможным числом импульсов, записываегым в счетчик 24 М, т е, Я» - М ьФс(х 47 °

Для противофазной работы четвертого и пятого триггеров 27 и 29 и первоначальной установки их в "0" их состояние — Q -выхо;са соединены соответственно с их 2 -входами, а

R -входы — с выходом второго форми; рователя 25 импуЛвсов либо непосредственно (четвертый триггер 27), либо через логические элементы НЕ 26 и ИЛИ 31(пятый триггер 29).

Таким образом, на второй регистратор 30 (магнитофон) поступают с

Q -выходов четвертого и пятого триггеров 27 и 29 пачки знакопеременного напряжения постоянной частоты (4,096 к ц), причем число периодов напряжения на выходах четвертого и ,пятого триггеров 27 и 29 равно

4»*4>aõ 42 и следовательно, определяется величиной наПряжения на входе устройства, т. е. величиной измеряемого па,раметра. Эапись на магнитофонный носитель знакопеременного напряжения постоянной частоты, определяемого величиной

1065805

1Х- 108

Составитель H. Журавлева

Редактор Е, Лушникова Техред Л. Пилипенко Корректор IO, Макаренко

Заказ 11037/47 Тираж 716 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открывший

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектнаяу 4 измеряемого параметра, поэ воляет улуышить метрологические характеристики схемы на низких частотах преобразования, т. е при малых измерясивила. а

° 4 ц юас гну Рищ емых сигналах, вызванных искажением формы записываемых сигналов из-за неравномерности чаСтотной характерис. тики магнитофона.