Способ записи аналоговых сигналовскважинной информации

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ («)830266

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 090779 (21) 2793606/18-25 с присоединением заявки Мо (23) Приоритет

Опубликовано 1505.81.. Бюллбтеиь 89 18

Дата опубликования описания 1505.81 I (51)М. Кл

G 0l V 1/24

Государствеииый комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (53) УДК550. 83 (088 ° 8) (72) Авторы изобретения

Ю.М.Ачкасов, В.Н.Сорокин, С.A. *Уриков и В.В.Тимофеев

Ъ

Специальное конструкторскО-технологич бкое,.бррал геофизической техники (71) Заявитель (54) СПОСОБ ЗАПИСИ АНАЛОГОВЫХ СИГНАЛОВ СКВАЖИНКОЙ

ИНФОРМАЦИИ

Изобретение относится к графическим представлениям результатов цифровой обработки геофизической информации и предназначено для визуализа-. ции сигналов скважинной информации .

Известен функциональный способ, в,котором записывающий элемент со- вершает. движение, аналогичное той функции, которую записывают на носи- 10 тель в видимой форме. Для этого непосредственно электрическим сигналом, предназначенным для записи, управляют движением записывающего элемента на носителе записи. При 15 этом развертывают записывающий сигнал по одной координате движением записывающего элемента, а по другойперемещением носителя записи. Возможно развертывание сигнала по обеим коор- 20 динатам движением записывающего элемента flj.

Движение записывающего элемента неравномерно, так на фронтах и срезах записываемого сигнала скорость зна-. 25 чительно вьме, чем на вершинах. Это йриво1тнт к тому, что фронты сигналов на носителе прописываются хуже, чем вершины.В результате ухудшается точность и качество интерпретации эапи сываемой информации. Кроме того, функциональный способ имеет ограниченные возможности, поскольку он не позволяет записывать одновременно с графи- ческой (аналоговыми сигналами) сервисную информацию, включающую поясняю.т . щие надписи, оцифровку глубины, координатную сетку и т.д.

Известен развертывающий способ записи аналоговых сигналов, в котором поле носителя разбивают (квантуют) на строки и элементы разложения. Построчное квантование.осуществляют перемещением носителя, поэйементное - изменением положения записывающего элемента. При этом изображение получается на носителе дискретным прерывистым, так как каждой строке записи соответствует одно мгнбвенное. значение аналогового сигнала, записываемое на носителе в виде точки. Совокуйность точек составляет прерывистое изображение сигнала на носи» теле. В данном способе по сравнению с функциональным сравнительно легко осуществляется запись многоканальной информации1 просто стыкуются регистрирующие приборы, реализующие sToT способ записи, с цифровыми вычисли830266 тельными машинами (ЦВМ), упрощается реализация одновременной записи аналоговых сигналов и сервисной информации, т.е. этот способ обладает более широкими возможностями в отображении различного рода информации (2). 5

Однако изображение получается дискретным (прерывиотым) в виде совокупности отдельных точек особенно на фронтах и срезах сигнала. Это приводит к тому, что при наложении сигналов )p соседних дорожек записи их трудно различить.

Наиболее близким к предлагаемому является способ записи сигналов в ана-. логовой форме, в котором исключение 15 дискретности в иэображении сигналов за счет увеличения количества дискретных отсчетов сигнала по координате времени обусловливает избыточность информации (3). 20

Это приводит при использовании цифровой обработки к увеличению объема кодовой информации и нерациональной дополнительной загрузке памяти и процессора цВМ дополнительными затра- 2 тами машинного времени, снижению скорости записи иэ-за увеличения объема выводимой кодовой информации. Следует отметить, что на крутых фронтах и срезах записываемого сигнала исключить дискретность в изображении сигналов все же не удается. Как видно, способы записи сигналов в аналоговой форме не обеспечивают их качественную запись на фронтах и срезах, что приводит к ухудшению качества и точности интерпретации геофизической информации.

При осуществлении данного способа разбивают (дискретизируют, квантуют) поле носителя на строки и эле- 40 менты разложения, Построчную дискретизацию осуществляют перемещением носителя, поэлементную-изменением положения записывающего элемента на строке записи. При этом раэвертыва 4g ют сигнал по одной координате движением записывающего элемента с равномерной скоростью, а по другой перемещением носителя записи. Преобразуют мгновенные значения сигнала, 0 в соответствии с положением записывающего элемента на строке записи, в импульсы, длительность которых пропорциональна мгновенным значениям сигнала записи. В момент совпадения текущего положения записывающего элемента на строке записи и мгновенного значения сигнала формируют из полученных импульсов сигналы, которыми разрешают кратковременное воздействие записывающего элемента 60 на носитель и записывают значения аналогового сигнала в виде. точки, Поскольку иэображенИе строится иэ совокупности отдельных точек, то оно в конечном виде получается пре- 65 рывистым, особенно на крутых фронтах и срезах,а также при запи.си сигналов с большими амплитудами, частоты которых близки к тактовой частоте дискретизации, несмотря на то, что строки записи практически сливаются. При отображении результатов цифровой обработки дискретность иэображения, когда каждой строке записи соответствует временной интервал квантования, еще выше, несмотря на то, что временной интервал квантования является оптимальным для выполнения цифровой обработки.

Исключение дискретности в изображении эа счет увеличения числа дискретных отсчетов при равномерном временном интервале квантования приводит к избыточности информации. Наличие которой требует использования каналов с высокой пропускной способностью, увеличения объема памяти ЦВМ, времени поиска и обработки информации, времени вывода и записи информации на оконечный носитель для ее последующей интерпретации. В целом, это обусловливает снижение эффективности и производИтельности цифровой обработки и увеличение ее стоимости.

Использование адаптивной дискретизации (когда временной интервал квантования между дискретными отсчетами устанавливается с учетом характеристик сигнала) позволяет снизить объем избыточной информации, но при этом алгоритм обработки и вывода информации, а также устройства дискретизации и регистрирующие приборы значительно усложняются.

Цель.изобретения — повышение качества и точности интерпретации записываемой информации.

Поставленная цель достигается тем, что согласно. способу, включающему дискретизацию поля носителя записи на строки перемещением носителя и элементы изображения — изменением положения записывающего элемента по строке записи и развертывание сигнала по одной координате перемещением носителя, а по другой — изменением положения записывающего элемента, формирование импульсов, управляюших ,длительностью воздействия эаписынающего элемента на носитель записи и запись мгновенного значения сигнала в виде дискретного отсчета на строке записи, преобразуют приращения интервалов квантования сигнала по уровню в управляющие импульсы, длительность которых пропорциональна разности амплитудных значений сигнала соответствующих двум смежным временным интервалам квантования, причем передний фронт импульсов формируют в момент совпадения текущего иолотния записывающего элемента ча стро

830266 ке записи с меньшим значением записываемого сигнала, а задний по совпадению с большим значением.

На фиг. 1 изображена временная . диаграмма формирования иэображения аналогового сигнала! на фиг. 2 — схема устройства записи, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 3 временная диаграмма работы устройства записи.

В предлагаемом способе исключают прерывистость в изображении аналоговых сигналов, осуществляя запись дискретных отсчетов значений сигнала на фронтах и срезах отрезками прямых

Линий, за счет выполнения следующих операций. дискретизируют поле носите- 15 ля HB cTpoKH 1,, 12... °,1„ (фиг ° 1) и элементы разлажейия 21, 22,...,2>, причем каждой строке записи соответствует,временной интервал квантования Г. Построчную дискретизацию

20 осуществляют перемещением носителя, паэлементную — изменением положения записывающегб элемента по строке записи. При этом развертывают сигнал по одной координате записывающего эле- 25 мента с равномерной скоростью, а по другой координате — перемещением носителя. Последний может перемещаться как непрерывно, так и в шаговом режиме. 30

Преобразуют приращения A А А

1 2 и т.д, интервалов квантования по уровню для каждой строки записи в ,импульсы U< „ U<„ U>.. длительность которых, соответственно пропорциональна разности амплйтудных значений сигнала соответствующих предыдущему и последующему временным интервалам квантования. формируют передний франт импульсов 40

U4 U<, U9, В момент совпадения текущего положения записывающего элемента на строке записи с меньшим мгновенным значением сигнала, а задний — по совпадению с большим значением. Меньшее и большее значения

45 сигнала принадлежат двум смежным интервалам квантования и имеются в наличии при преобразовании приращений интервалов квантования в импульсы. Их можно получить, например, за счет разделения поступаЮщих значений сигнала на два канала путем за:держки одних значений по отношению

;к другим на время, равное временнОму .интервалу квантования.

Полученными импульсами U, U

Uq. Управляют воздействием записывающего элемента на носитель при его перемещении па строке и записывают мгновенное значение сигна- 0 ла в виде дискретного отсчета отфезкай прямой линии А и А (фиг. 1) °

Причем мгновенное значение A при"

1 надлежит временному интервалу к в анто ванин л С, а А g — временному 65 интервалу АQ, но их записывают на строке записи, соответствующей временному интервалуь (, . Запись следующей строки начинают от мгновенного значения А, принадлежащего и g, и прекращают при совпадении. текущего положения записывающего элемента со значением сигнала на интервале квантования b,Y и т.д., т.е. конец предыдущего отрезка является началом записи следующего отрезка. Скорость перемещения носителя выбирают такой, чтобы за время прочерчивания строки записи, носитель переместился на толщину записываемой линии. В результате этого, изображение фронтов и срезов записываемых сигналов получают в виде непрерывной ломаной линии, хотя записывают принятые дискретные значения аналогового сигнала, соответствующие мгновенному значению, постоянному на временном интервале квантования.

Один из возможных вариантов устройства записи на носитель — электрохимическую бумагу показан на фиг. 2.

Устройство содержит спираль 1 развертки, цилиндр 2, электродвигатель

3, нож 4, редуктор 5, протягивающие валики 6 и 7, носитель 6 записи, .блок

9 сопряжения с источником сигнала, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП)

l0, преобразователь 11 приращений уровней квантования во временной ин» тервал, блок 12 логического управления.

В устройстве спираль 1 закрепленная на цилиндре 2, вращаемого электродвигателем 3, скользит вдоль ножа

4 и прочерчивает строку записи. Одновременно электродвигателем 3 через редуктор 5 приводятся в движение протягивающие валики 6 и 7, которые перемещают носитель 8 записи. 3а один оборот цилиндр 2 прочерчивает строку записи, и перемещает носитель 8 на величину, равную требуемому расстоянию между соседними строками. Этим дискретизируют поле носителя на строки записи. Элементы разложения (точки или штрихи в изображении) получают за счет движения записывающего элемента, им является спираль l. Спираль 1 и нож 4 образуют электроды, к которым подводится электрический ток, длительность прохождения тока определяет изображение точки или штриха на носителе, поскольку спираль вращается с равномерной скоростью. Изменением положения точки контакта между спиралью 1 и ножом 4 осуществляют развертывание записываемого сигнала по одной координате, перемещением носителя 8 — по другой координате.

Информация, предназначенная для записи в аналоговой.или дискретной форме, поступает на вход устройства записи. В данном примере она в дис830266 кретной форме„ через канал 9 связи !

;от источника сигнала поступает на вход ЦАП 10, откуда на преобразователь

11 приращений уровней квантования во временной интервал. Далее импульсы с выхода преобразователя 11 усиливают и подают на нож 4, В преобразователе 11 разделяют поступающую информацию на два канала, по одному она остается без изменения, а по другому ее задерживают во времени на величину временного интервала квантования 4 1 и уменьшают амплитудные значения сигнала на столько, чтобы разность их по первому и второму. каналам соответствовала времени перемещения спирали 1 относительно ножа 4 на расстояние, соответствующее записи точки. Синхронно с прочерчиванием строки в преобразователе

11 формируют пилообразное напряжение .период которого равен времени записи 20 строки. Поскольку скорость вращения цилиндра 2 строго постоянна, а пилообраэйое напряжение линейно, то во . времени каждому мгновенному значению пилы соответствует положение эаписыва $5 ющего элемента на строке записи. Син-. хронизацию процесса формирования пилообразного напряжения и запроса информации.с вращением цилиндра 2 осуществляют блоком 12 логического управ-у) ления (БЛУ) . По синхроимпульсам 13, поступающим из БЛу 12 в преобразователе 11, формируют линейное пилообразное напряжение 14 (фиг. 3), которое сравнивают с аналоговыми сигналами 15 и 16, соответственно первого канала и второго В момент А4 совпадения значения пилообразного сигнала с одним из меньших значений сигналов 15 или 16 формируют импульсы 17, а при совпадении большего значения сигналов 15 и 16 с пилообразным, момент А< формируют импульсы 18. Так как между мгновенными значениями пилообразного сигнала и положением записывающего элемента на строке записи суще- 45 ствует однозначное соответствие, то можно считать, что импульсы 17 и 18 сформированы в момент совпадения те-. кущего положения записывающего элемента со значениями аналогового сигнала. Время 4 через которое следуют: импульсы 17 и 18, пропорционально приращвиию значения сигнала по амплитуде Для двух смежных временных интервалов квантования, так как сигналы

14 и 15 сдвинуты во. времени на временной интервал квантования ь . Далее из полученной последовательности импульсов 17 и 18 формируют импульсы.

19, передний фронт которых соответствует .времени появления импульса

17, а задний — импульса 18. Поэтому длительность их пропорциональна приращениям или разности амплитудных значений сигнала, соответствующих б5 предыдущему и последующему временным интервалам квантования. Импульсы

19 могут быть получены, например, путем логического суммирования импульсов 17 и 18 и последующего деления результата логического суммирования

»а два с помощью триггера со счетным входом, Особенность процесса управления воздействием записывающего элемента на носитель записи в предлагаемом способе заключается в том, что, независимо от того записывают ли на носитель фронт или срез аналогового сигнала,-всегда разрешают воздействие записывающего элемента на носитель в момент совпадения текущего положения записывающего элемента с меньшим значением сигнала, а запрещают при большем значении. Хотя поступающие во времени значения сигналов для записи на носитель могут быть как возрастающими на фронтах, так и убывающими на срезах. В примере, реализующем предложенный способ, это достигается за счет того, что сравнивают два одинаковых сигнала 15 и 16 по форме сдвинутых во времени на интервал квантования Ь, с линейно возрастающим пилообразным сигналом 14. B результате передний фронт импульсов 19 формируют или импульсами 17 при записи фронтов аналогового сигнала, или импульсами 18 при записи срезов аналогового сигнала, что видно из временной диаграммы на фиг. 3.. Полученными импульсами 19, подавая их на нож 4, разрешают по переднему фронту прохождение электрического тока через носитель и запрещают по заднему фронту. За время t ïðoõîæдения электрического тока спираль

1 перемещается вдоль ножа 4 на расстояние А„ А и íà носителе прочерчен штрих. Запись следующего мгновенного значения происходит аналогичным образом уже на следующей строке..

Начинают запись на следующей строке по концу записи предыдущей строки, за время прочерчивания строки. носитель перемещают на величину, равную тол-. щине линии записи, поэтому изображение сигналов на носителе получают непрерывным, хотя принцип формирования изображения дискретный.

Непрерывный характер изображения фронтов и срезов аналогового сигнала в виде отрезков прямых линий повышает точность отсчетов или измерений параметров записанных сигналов, облегчает работу интерпретатора за счет исключения напряжения зрения имеющее место при дискретном изображении.

В целом это обеспечивает повышение качества и точности интерпретации и, как следствие, способствуеT повышению эффективности геофизических исследований скважин. Препложениый спо830266

Формула изобретения ноюра8ление Юихгния зеиисы3иющего злеиент а 3

1 г, Гр

14

Ь соб записи может быть использован для

1 записи любых аналоговых сигналов, полученных в результате цифровой обработки, но наиболее перспективен для записи сигналов с большими значениями амплитуд и крутыми фронтами, кроме того, он легко осуществим на практике.

Способ записи аналоговых сигналов скважинной информации, включающий дискретизацию поля носителя записи на строки перемещением носителя.и элементы изображения — изменением положения записывающего элемента по строке записи и развертывание сигнала по одной координате перемещением носителя, а по другой — изменением положения записывающего элемента, формирование импульсов, управляющих длительностью воздействия записывающего элемеНта на носитель записи и запись мгновенного значения сигнала в виде дискретного отсчета на строке записи, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения качества и точности интерпретации записываемой информации, преобразуют

5 приращения интервалов квантования сигнала по уровню в управляющие импульсы, длительность которых пропорциональна разности амплитудных значений сигнала соответствующих двум смежным временным интервалам квантования, причем передний фронт импульсов формируют в момент совпадения текущего положения записывающего элемента на строке записи с меньшим значением записываемого сигнала, а задний по совпадению с большим значением.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

20 М 363950, кл. G 01 V 1/40, 1971.

2. Степанов И.M.ÝëåêTðoõèìè÷åñêàÿ запись. M., Энергия, 1970, с, 3.

3. Патент США Р 3349407, кл. 346-110, опублик. 1974 (прототип).

83026б фиг.2

1 фулф

1, +us. 5

Составитель Е. Городничей

Редактор Н.Икнко. Техред A..Ê÷ Корректор Н,Швыдка я

Заказ 3053/38 Тираж 732 Подписное

ВНИИПИ ГосУдарственнаго комитета СССР но делам изобретений и отКрнтий

113035, Иосква, 3-35 Роуыская наб., д. 4/5

Филиал ПИЛ Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4