Устройство для автоматического регулирования порога дискриминации при акустическом каротаже скважин

 

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин акустическими методами и может быть использовано в аппаратуре акустического каротажа. Целью изобретения является повьшение помехоустойчивости и быстродействия устройства для регулирования порога дискриминации. В устройстве при больших соотношениях сигнал - шум порог дискриминации определяется амплитудой сигнала и устанавливается так, что обеспечивает малую вероятность пропуска выделяемой фазы. При уменьшении соотношения сигнал. - шум до некоторой величины порог дискриминации начинает определяться уровнем шума и устанавливается так, что вероятность срабатывания от него не превосходит заданной величины . Устройство объединяет в себе положительные качества регулировок порога дискриминации по уровню шума и сигнала. Это достигается путем введения в устройство, содержащее компаратор , формирователь окна измерения шума и последовательно соединенные реверсивный счетчик и преобразователь код - аналог, схемы совпадений, сумматора и для повьшения быстродействия блока ускоренного набора и блока ускоренного сброса. Блок ускоренного набора состоит из последовательно включенных счетчика и преобразователя код - аналог. Блок ускоренного сброса состоит из двух счетчиков, мультиплексора и схемы совпадения. Блок ускоренного набора позволяет сделать количество выдаваемых дискриминатором импульсов пропорциональным не только количеству попавших в окно измерения шумовых выбросов, но и разности между их амплитудой и рогом дискриминации, вследствие чего содержимое реверсивного счетчика повышается в ускоренном темпе. Блок ускоренного сброса обеспечивает анализ интервалов поступления шумовых выбро- Ьов и в зависимости от зтого регулирует частоту импульсов на вычитающем входе реверсивного счетчика. Устройство позволяет повысить качество каг .ротажного материала за счет повышения помехоустойчивости выделения пер- . вого вступления сигнала на фоне акус тических помех. 2 з.п. ф-лы. 2 ил. i (Л С 00 -Nl СП

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК 5п 4 G 01 V 1/40

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

00 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3870245/24-25 (22) 21.03.85 (46) 23.12.,86. Бюл. № 47 (7 1) Волжское отделение Института геологии и разработки горючих ископаемых (72) А.Ф.Башкеев (53) 550.83(088.8) (56) Патент США № 3750009, кл. 324-1, 1973.

Патент США № 4172250, кл. 367-27, кл. G 0 1 Ч 1/40, 1980.

Авторское свидетельство СССР № 771580, кл. С 01 V 1/40, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО

РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОРОГА ДИСКРИМИНАЦИИ

ПРИ АКУСТИЧЕСКОМ КАРОТАЖЕ СКВАЖИН (57) Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин акустическими методами и может быть использовано в аппаратуре акустического каротажа. Целью изобретения является повышение помехоустойчивости и быстродействия устройства для регулирования порога дискриминации. В устройстве при больших соотношениях сигнал — шум порог дискриминации определяется амплитудой сигнала и устанавливается так, что обеспечивает малую вероятность пропуска выделяемой фазы. При уменьшении соотношения сигнал. — шум до некоторой величины порог дискриминации начинает определяться уровнем шума и устанавливается так, что вероятность срабатывания от него не превосходит заданной вели„„SU„1278750 А1 чины. Устройство объединяет в себе положительные качества регулировок порога дискриминации по уровню шума и сигнала. Это достигается путем введения в устройство, содержащее компаратор, формирователь окна измерения шума и последовательно соединенные реверсивный счетчик и преобразователь код — аналог, схемы совпадений, сумматора и для повышения быстродействия блока ускоренного набора и блока ускоренного сброса. Блок ускоренного набора состоит из последовательно включенных счетчика и преобразователя код — аналог. Блок ускоренного сброса состоит из двух счетчиков, мультиплексора и схемы совпадения.

Блок ускоренного набора позволяет сделать количество выдаваемых дискриминатором импульсов пропорциональным не только количеству попавших в окно измерения шумовых выбросов, но и разности между их амплитудой и порогом дискриминации, вследствие чего содержимое реверсивного счетчика повышается в ускоренном темпе. Блок ускоренного сброса обеспечивает анализ интервалов поступления шумовых выбросов и в зависимости от этого регулирует частоту импульсов на вычитающем входе реверсивного счетчика. Устройство позволяет повысить качество ка.ротажного материала за счет повышения помехоустойчивости выделения пер.вого вступления сигнала на фоне акус тических помех. 2 з.п. ф-лы, 2 an.

1 1278

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин акустическими методами.

Цель изобретенмя — повышение помехоустойчивости и быстродействия уст5 ройства для регулирования порога дискриминации.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства; на фиг.2 — эпюры напряжений на выходе основных блоков. 10

Устройство содержит сумматор 1, компаратор 2, схему 3 совпадения, реверсивный счетчик 4, преобразователь

5 код — аналог, формирователь 6 окна измерения шума, блок 7 ускоренного набора, блок 8 ускоренного сброса, счетчики 9-11, преобразователь 12, код — аналог, мультиплексор 13 и схему 14 совпадения, Устройство работает следующим образом.

На сумматор 1 подается напряжение, пропорциональное амплитуде сигнала от измерителя динамических характеристик, имеющегося в составе наземной аппаратуры.

Это напряжение с определенным весовым коэффициентом поступает на один из входов компаратора 2 и определяет порог дискриминации. Весовой коэффициент выбран так, что вероятность сбоя срабатывания компаратора на последующие фазы не вьппе той, при которой качество каротажного материала считается отличным.

Если амплитуда сигнала падает нас- З5 только, что порог дискриминации становится соизмеримым с шумовыми выбросами, на суммирующий вход реверсивного счетчика 4 через схему 3 совпадения поступают импульсы, увеличи40 вающие его содержание. Одновременно на его вычитающий вход с определенной частотой следования поступают сигналы сброса показаний.

Если количество импульсов, посту45 пающих на суммирующий вход, превышает количество импульсов сброса, напряжение на выходе преобразователя 5 код — аналог увеличивается, вызывая тем самым увеличение порога дискриминации. Это в свою очередь приводит к уменьшению количества срабатываний от шума. Этот процесс продолжается до тех пор, пока средние частоты импульсов на обоих входах реверсивного счетчика 4 не сравняются и не восстановится заданная вероятность правильного срабатывания.

750 Л

При возрастании соотношения сигнал — шум напряжение на выходе преобразователя 5 код — аналог уменьшается и становится равным нулю. С этого момента порог дискриминации определяется только амплитудой сигнала.

Частоты импульсов, поступающих на вычитающий вход реверсивного счетчика, и весовой коэффициент передачи сигнала сумматор 1 выбираются так, что вероятность срабатывания компаратора от шума не выше допустимой.

Таким образом, в данном устройстве при больших соотношениях сигнал — шум порог дискриминации определяется амплитудой сигнала и устанавливается так, что обеспечивает малую вероятность пропуска выделяемой фазы.

При уменьшении соотношения сигнал — шум до некоторой величины порог дискриминации определяется уровнем шума и устанавливается так, что вероятность срабатывания от него не превосходит заданной величины. Т.е ° данное устройство объединяет в себе положительное качество регулировок порога дискриминации по уровню шума и сигнала.

Интервал времени, на котором измеряется количество срабатываний от шума, задается импульсом (фиг.2, эпюра 15); вырабатываемым формирователем

6 окна измерения. Этот отрезок времени в практике низкокачественного акустического каротажа невозможно сделать достаточно большим. Наиболее подходящим для этой .цели является интервал времени между синхроимпульсом и сигналом (фиг.2, эпюра 16).

Здесь имеется так называемая "мертвая зона, в которую могут попасть только хвосты сигнала, излученного в предыдущем цикле. Этот отрезок вре мени небольшой, поэтому число попавших в него срабатываний компаратора весьма мало, а периодичность их поступления крайне неравномерна.

Поэтому для получения достаточно ,объективной оценки средней частоты шумовых сбоев необходимо производить измерения ..в достаточно большом количестве тактов., для чего требуется большая емкость реверсивного счетчика. Однако увеличение этих величин приводит к снижению быстродействия системы авторегулирования, вследствие чего она не может оперативно следить

1278750 за уровнем помех, что приводит к снижению помехоустойчивости.

Чтобы повысить быстродействие в устройство введены блок 7 ускоренного набора и блок 8 ускоренного сброса. 5

Блок 7 ускоренного набора состоит из двоичного счетчика 9 малой емкости и преобразователя 12 код — аналог, напряжение. с выхода которого поступает на сумматор 1. В обычном состоя-, 10 нии счетчик 9 обнулен, и его работа запрещена напряжением с выхода формирователя 6 окна измерения шума. Как только начнется интервал, на котором измеряются шумовые выбросы, счетчик 9 15 разблокируется.

Первый пришедший с выхода схемы 3 совпадения импульс записывает в счетчике 9 единицу. При этом на выходе преобразователя 12 код — аналог по- 20 является ступенька напряжения, порог дискриминации снова становится больше входного сигнала, и компаратор выключается (фиг.2, эпюры 16-19).

Если напряжение выброса шума, про-25 должая возрастать, достигает нового порога дискриминации, компаратор снова срабатывает и вьщает еще один короткий импульс. Эти процессы продолжаются до тех пор, пока шумовой выброс . 30 переходит через экстремум (фиг.2, эпюра 16).

Таким образом, количество выдаваемых дискриминатором импульсов оказывается пропорциональным не только ко- 35 личеству попавших в окно измерения шумовых выбросов, но и разности между их амплитудой и порогом дискрими.нации, вследствие чего содержимое реверсивного счетчика 4 повышается в 4р ускоренном темпе.

По окончании окна измерения шума счетчик 9 и напряжение на выходе преобразователя 12 код — аналог сбрасы45 ваются до нуля, и к моменту прихода первого вступления сигнала порог дискриминации получит приращение только за счет изменения содержимого реверсивного счетчика 4 (фиг.2, эпюра 20).

Для ускоренного сброса показаний при увеличении соотношения сигнал— шум служит блок 8 ускоренного сбросй, состоящий из двух счетчиков 10 и 11, мультиплексора 13 и схемы 14 совпа55 дения. Импульсы, прошедшие на суммирующий вход реверсивного счетчика 4, вызывают обнуление счетчиков 10 и 11.

При этом мультиплексор 13 устанавливается в такое положение, при котором на выход пропускаются импульсы со старшего разряда счетчика 10, на счетный вход которого поступают синхросигналы, запускающие всю аппаратуру (фиг.2, эпюра 21). Если между двумя соседними сигналами на суммирующем входе реверсивного счетчика

4 проходит мало циклов измерения (на приведенном варианте блока 8 ускоренного сброса), счетчики 10 и 11 постоянно обнуляются, и на вычитающий вход реверсивного счетчика 4 ничего не поступает. Это в свою очередь способствует ускоренному увеличению порога дискриминации. Если интервалы между двумя соседними срабатываниями компаратора (фиг.2, эпюра 22) от шума увеличиваются, счетчик 10 успевает досчитать до восьми, на его старшем разряде появляется потенциал, который проходит на выход мультиплексора 13 и вызывает уменьшение содержимого в реверсивном счетчике 4 на единицу. Одновременно этот импульс через нормально открытую схему 14 совпадения поступает на счетный вход счетчика 11 и вызывает запись в нем единицы. При этом в мультиплексоре 13 подключается к выходу следующий более младший разряд счетчика 10, потенциал на котором появляется через 4 такта. Если и за это время счетчики 10 и 11 не обнулятся, на выход мультиплексора 13 подключается следующий более младший разряд, пересчитывающий входные синхроимпульсына два. И наконец следующее переключение счетчика 11 вызывает подачу на вход мультиплексора 13 всех входных сигналов, т.е. реверсивный счетчик 4 начинает сбрасывать свои показания на единицу за каждый .. такт (фиг.2, эпюра 23). Одновременно с подключением синхроимпульсов к выходу мультиплексора потенциал на старшем разряде счетчика 11 закрывает схему 11 совпадения, запрещая дальнейшее прохождение импульсов на свой счетный вход.

Таким образом, блок 8 ускоренного сброса обеспечивает анализ интервалов поступления шу 1овых выбросов, и в зависимости от этого регулирует частоту импульсов на вычитающем входе реверсивного счетчика (фиг.2, эпюры 21-23) .

1?78750

При быстром уменьшении числа срабатываний от шума частота импульсов сброса быстро возрастает, что приводит к быстрому уменьшению содержимого реверсивного счетчика ч и уменьше- 5 нию порога дискриминации, а следовательно и уменьшению вероятности пропуска выделяемой фазы сигнала амплитудным дискриминатором.

Применение предлагаемого устрой- 10 ства позволит повысить качество каротажного материала за счет повышения помехоустойчивости выделения первого вступления сигнала на фоне акустических помех. 15

Формула изобретения

1, Устройство для автоматическог регулирования порога дискриминации 20 при акустическом каротаже скважин, содержащее компаратор, первый вход которого является аналоговым входом устройства в целом, формирователь окна измерения шума, вход которого связан с запускающим входом устройства, и последовательно соединенные реверсивный счетчик и преобразователь код — аналог, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения помехОустойчивости и быстродействия, в устройство введены схема совпадения, сумматор, блок ускоренного сброса и блок ускоренного набора, причем у схемы совпадения один из входов связан с выходом компаратора H vcTpoAcTBct в целом, а другой — с выходом формирователя окна измерения шума, у сумматора первый вход соединен с выходом измерителя амплитуды сигнала, вто- 40 рой — с выходом преобразователя коданалог, третий — с выходом блока ускорения набора, а выход — со вторым входом компаратора, у блока ускоренного набора счетный вход соединен с выходом схемы совпадения, а обнуляющий " с выходом формирователя окна измерения шума, у блока ускоренного сброса счетный вход соединен с входом формирователя окна измерения шума, обнуляющий вход — с выходом схемы совпадения, а выход — с вычитающим входом реверсивного счетчика.

2. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что блок ускоренного набора состоит из последовательно включенных счетчика и преобразователя код — аналог, при этом синхровход счетчика является счетным, а R-вход — обнуляющим входами блока в целом, а выход преобразователя код — аналог является его выходом.

3. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что блок ускоренно" го сброса состоит из двух счетчиков, мультиплексора и схемы совпадения, при этом у первого счетчика синхровход связан со счетным входом блока в целом и с одним из информационных входов мультиплексора, остальные информационные входы которого соединены с выходными шинами первого счетчика, R-вход объединен с R-входом второго счетчика и с обнуляющим входом блока в целом, у второго счетчика синхровход соединен с выходом схе-. мы совпадения, а выходные шины связаны с управляющими входами мультиплексора, у схемы совпадения первый вход связан с выходом мультиплексора и с выходом блока в целом, а второй вход — со старшим разрядом второго счетчикa..

fd

23

Составитель Н.Журавлева

Редактор И.Горная Техред Л.Олейник Корректор Л.Пилипенко

Заказ 6830/42 Тирах 728 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

П оизводственно-полиграфическое предприятие, r.ужгород, ул.Проектная, 4 р