Устройство для измерения временных параметров сигнала трехэлементного акустического зонда

 

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ()868674

Союз Советсинк

Соцнапнстнчесинк

Республик (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (51}М. Кл. (22) Заявлено 25.01.80 (21) 287531б/18-25 с присоединением заявки М— (23) Приоритет—

G 01 Ч 1/40

G 04 F 10/00 фюударетакякы6 кюмнтат

СССР яю делан яэабретеакй

II юткрмткЯ (>3} УДК sso.83 (088.8) Опубликовано 30.09.81. Ькйллетеиь М Зб

Дата опубликования описания 30.09.81 з «» л (72) Автор изобретения

П. П. Драбич з з

Физико-механический инсзизуз АН украинско4„ССР 1 мма Мщ (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕННЫХ

ПАРАМЕТРОВ СИГНАЛА ТРЕХЭЛЕМЕНТНОГО

АКУСТИЧЕСКОГО ЗОНДА

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин, в частности, может быть использовано в аппаратуре акустического каротажа скважин для измерения временных параметров импульсного акустического сигнала.

Известно устройство, состоящее иэ двух измерителей интервалов времени и блока вычитания (1).

Недостатками устройства являются зависимость выходных параметров измерителей от частоты следования измеряемых импульсов, трудность обеспечения идентичности измерителей временных интервалов, что снижает точность измерения интервального времени, и наличие аппаратурных пульсаций выходного параметра измерителей, вызванных. неодновремен. ным поступлением на запоминающие конденсаторы зарядных и разрядных импульсов тока.

Известно устройство, содержащее генератор постоянного тока, три управляемых электронных ключа, разрядный дозирующий конденсатор и запоминающий конденсатор (2).

Недостатком устройства является то, что оно измеряет лишь один временной параметр

2 сигнала акустического зонда — интервальное время, а также наличие аппаратурных пульсаций.

Известно также устройство для измерения интервального времени, в которое с целью

5 уменьшения уровня аппаратурных пульсаций, дополнительно введены диод и буферный конденсатор. На буферном конденсаторе происходит сравнение двух временных интервалов (3).

1О

Недостаток устройства заключается в том, что зарядный импульс тока поступает на запоминающий конденсатор на протяжение интервала времени, равного разности длительностей входных импульсов, а разряд осуществляется

1S с помощью дозирующего конденсатора и разрядного ключа мгновенно. Поскольку зарядные и разрядные сигналь1 поступают на запоминающий конденсатор неодновременно и имеют

20 различную форму, то выходной параметр устройства содержит аппаратурные пульсации, которые снижают точность измерения. Кроме того, устройство измеряет лишь один параметр ивьпульсного акустического сигнала.

868674

1О

l5

55

Наиболее близким к предлагаемому но технической сущности является устройство, состоящее из двух управляемых электронных ключей, первые KoHIBKTbl которых подсоединены к шине "Земля *, вторые — ко входу усилителя, в цепь отрицательной обратной связи которого включен запоминающий конденсатор, автономного генератора постоянного тока, полюса которого подключены к средним кбнтактам электронных ключей формирователя коммутирующих импульсов, вход которого соединен со входом управления первого кЛюча и является входом устройства, а выход формирователя соединен со входом управления генератора линейно нарастающего напряжения, одним входом схемы совпадений и входом компаратора, дру<- гой вход которого соединен с выходом усилителя постоянного тока, выход компаратора соединен с другим входом схемы совпадений, а выход последней соединен со входом управления второго ключа. Выходной параметр устройства не содержит аппаратурных пульсаций t4l.

Недостаток устройства — обеспечение измерения длительности лишь одного импульса.

Цель изобретения — расширение функциональ- 2> ных воэможностей и повышение точности измерения интервального времени.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения временных параметров сигнала трехэлементного акустического зонда, содержащее два управляемых электронных ключа, автономный генератор постоянного тока, генератор линейно нарастаинцего напряжения, формирователь коммутирующих импульсов, компаратор, схему совпадений, усилитель постоянного тока, один из входов которого эаземлен, а в цепь отрицательной обратной связи включен запоминающий конденсатор, при этом первые контакты электронных ключей заземлены, средние контакты подсоединены к генератору постоянного тока, первым входом устройства является управляющий вход первого электронного ключа, второй вход устройства соединен со входами формирователя коммутирующих импульсов и генератора линейно нарастающего напряжения, выход которого соединен с первым входом компа1жтора, выход последнего подключен к первому входу схемы совпадений, второй вход которой соединен со вторым входом устройства, а выход схемы совпадений соединен с управляющим входом второго электронного ключа, дополнительно введены два коммутирующих ключа, второй усилитель постоянного тока, второй запомина-. ющий конденсатор и схема вычитания постоянных напряжений, причем средний контакт nepsoro коммутирующего ключа соединен со вторыми контактами обоих электронных ключей, первый крайний контакт первого коммутирующего ключа соединен с первым входом пер. вого усилителя постоянного тока, второй крайний контакт первого коммутирующего ключа соединен с первым входом второго усилителя постоянного тока, второй вход которого заземлен, а в цепь отрицательной обратной связи которого включен второй запоминающий конденсатор, первый и второй крайние контакты второго коммутирующего ключа подключены к выходам усилителей постоянного тока, средним контакт второго коммутирующего ключа соединен со вторым входом компаратора, а управляющие входы коммутирующих ключей со. единены с выходом формирователя коммутирующих импульсов, выходами всего устройства являются выходы усилителей постоянного тока, соединенные со входами вычитания постоянного напряжения, выход которой является третьим выходом устройства.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы его работы.

Устройство состоит из двух управляемых электронных ключей 1 и 2, генератора 3 постоянного тока, генератора 4 линейно нарастающего напряжения, формирователя 5 коммутирующих импульсов, коммутирующих ключей

6 и 7, запоминающих конденсаторов 8 и 9, усилителей 10 и 11 постоянного тока, компаpampa 12, схемы 13 совпадений и схемы 14 вычитания постоянных напряжений, первый и второй входы 15 и 16 устройства, первый, второй и третий выходы 17 — 19. Полюса генератора 3 тока через первые контакты ключей

1 и 2 подсоединены к шине "Земля". Вторые контакты ключей 1 и 2 соединены.со средним контактом ключа 6. Два крайних контакта ключа 6 соединены с инверсными входами усилителей 10 и 11, прямые входы которых подсоединены к шине "Земля". В цепь отрицательной обратной связи усилителей включены запоминающие конденсаторы 8 и 9. Выходы усилителей подключены к крайним контактам ключа 7, средний контакт которого подсоединен к одному входу компаратора. Другой вход компаратора соединен с выходом генератора 4 линейно нарастающего напряжения, вход которого соединен со входом формирователя 5 коммутирующих импульсов. Выход формирователя 5 соединен со входами управления ключей 6 и 7. Выход компаратора 12 соединен с одним иэ входов схемы совпадений, другой вход:которой соединен со входом формирователя 5. Выход схемы совпадений соединен со входом управления ключа 2. Выходы усилителей, являющиеся выходами устройства (клеммы 17 и 18), подключены ко входам схемы 14 вычитания постоян:ых напряжений.

868674

l5

zo

Ь0г = 1о (тг — М0г) (2) 5

Выход схемы 14 является третьим выходом устройства (клемма 19).

Устройство работает следующим образом.

На вход 15 подается последовательность че. редующихся импульсов длительностями т1„и тг, (фиг. 2а), а на вход 16 подаются импуль сы длительностью То const (фиг, 2б), передний фронт которых соответствует моменту возбуждения упрутих волн излучателем акустического зонда.

При поступлении иа вход 15 i-го импульса длительностью т1, ключ 1 переключается таким образом, что один полюс генератора 3 тока подсоединяется ко входу усилителя 10. Одновременно с зарядной цепью начинает работать и разрядная цепь. Под действием положительного импульса То на выходе генератора 4 образуется пилообразное напряжение (фиг. 2Г), которое подается на первый вход компаратора 12. На второй вход компаратора подается напряжение U с выхода усилителя 10. В моьюнт превышения напряжением с выхода генератора 4 значения U> (фиг. 2д) компаратор переходит в другое состояние и напряжение на его выходе изменяет свой знак (фиг. 2е). Импульс с выхода компаратора подается на первый вход схемы совпадений. На второй вход схемы совпадений подаются импульсы, поступающие на вход 16 устройства. На выходе схемы совпадений образуется импульс (фиг. 2ж) длительностью 6(0г) пропорциональной 01, т.е. 0(01) = (<01, где k = const — коэффициент пропорциональности. С выхода схемы совпадений импульс длительностью G(0i) подается на вход управления ключа 2, под его действием которого подсоединяет к запоминающему конденсатору 8 второй полюс генератора постоянного тока. Поскольку импульсы т„ и 6(01) действуют на ключи 1 и 2 одновременно, то на протяжении времени, равного по величине 6(01), генератор 3 тока будет закорочен ключами 1 и 2 и на запоминающий конденсатор зарядные н разрядные сигналы постунать не будут. По окончании действия импульса б(01) ключ 2 возвращается в исходное состояние и запоминающему конденсатору 8 сообщается заряд

Ь0г = 1о 1т1„— 6(01)) = 1о(тг kUi), (1) где 4 — ток генератора 3.

Задним фронтом импульса ls напряжение на выходе формирователя изменяет свой знак (фиг. 2в) и ключи 6 и 7 отсоединяют от схемы усилитель 10 и подсоединяют усилитель 11.

Действием i-ro импульса тг„ описанный процесс повторяется за исключением того, что информщия о значении тг„записывается в память конденсатора 9, т.е. последнему сообщается количество заряда

Действием каждой пары импульсов т1, тг, напряжения на конденсаторах 8 и 9 будут возрастать до тех пор, пока не окончится переходный процесс, т.е., когда

aO «,/„-„„- 0; Ьа 4!4, 0

Приравнивая правые части уравнений (1) и (2) к нулю, получаем

U

Uql ) = Котг (4) где Ко — = const — масштабный коэффици4

М ент измерения.

После окончания переходного процесса ток генератора 3 на запоминающие конденсаторы не поступает, поскольку G(U ) = т1 И

6(0г) = тг (генератор замкнут ключами

1 и 2).Следовательно пульсация выходных напряжений 0> и 0> практически отсутствует.

Напряжения 0> и 0г подаются на схему 14 вычитания, на выходе которыми, устанавливается напряжение

0э = 0г — 0г = Ко(тг

Как видно из формул (3) и (4) в устройстве осуществляется измерение временных интервалов т1, тг, Ьт с одинаковым масштабным коэффициентом, что позволяет точно определить интервальное время Ьт. Кроме того, поскольку т и тг измеряются с одинаковыми масштабными коэффициентами, то предлагаемое устройство удобно и целесообразно использовать в аппаратуре акустического каротажа скважин, содержащей помехозащищенные устройства, для автоматического поиска и выделения первых вступлений продольных волн на приемники акустического зонда.

Предлагаемое устройство по сравнению с известным позволяет измерять три параметра импульсного акустического сигнала, т.е. обладает более широкими функциональными возможностями.

Формула изобретения

Устройство для измерения временных параметров сигнала трехэлементного акустического зонда, содержащее первый н второй управляемые электронные ключи, автономный генератор постоянного тока, генератор линейно нарастающего напряжения, формирователь коммутирующих импульсов, компаратор, схему совпадений, усилитель постоянного тока, один из входов котого заземлен, а в цепь отрицательной обратной связи включен запоминающий конденсатор, при этом перв ае контакты электронных ключей заземлены, средние контакты подсоединены к генератору постоянного тока, первым входом устройства является управля, ющий вход первого электронного ключа, второй вход устройства соединен со входами фор.

868674 мирователя коммутирующих импульсов и генератора линейно нарастающего напряжения, выход которого соединен с первым входом компаратора, выход последнего подключен к пер. вому .входу схемы совпадений, второй вход которой соединен со вторым входом устройства, а выход схемы совпадений соединен с управляющим входом второго электронного ключа, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения точности измерения интервального времени, в устройство дополнительно введены два коммутирующих ключа, второй усилитель постоянного тока, второй запоминающий конденсатор и схема вычитания постоянных напряжений, причем средний контакт первого коммутирующего ключа соединен со втоуыми контактами обоих электронных ключей, первый крайний контакт первого коммутирующего ключа соединен с отрицательным входом первого усилителя постоянного тока, второй крайний контакт первого. коммутирующего ключа соединен с отрицательным входом второго усилителя постоянного тока, второй вход которого заземлеи, а в цепь отрицательной обратной связи включен второй запоминающий . конденсатор, первый и второй крайние контакты второго коммутирующего ключа подключены к выходам первого и второго усилителей постоянного тока соответственно, средний контакт второго коммутирующего ключа соединен со вторым входом компаратора, а управляющие входы коммутирующих ключей соединены с выходом формирователя коммутирующих импульсов, выходами всего устройства являются выходы усилителей постоянного тока, соединенные со входами схемы вычитания постоянного напряжения, выход которой является третьим выходом устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ивакин 3. Н., Карус E. В., Кузнецов О. Л.

Акустический метод исследования скважин. М., "Недра", 1978, с. 152 — 154.

2. Преобразователи измерительных инфоумационных систем. Киев, "Наукова думка", 1978, с. 32.

3. Медвидь Я. В., Федорив P. В. Повышение точности измерения интервального времени при акустическом каротаже скважин. Сб. Теофизическая аппаратура". Вып. N 64, 1978, с. 120—

123.

4. Авторское свидетельство СССР Р 619894, кл. G 04 F 10/00, 1976 (протомп).

868674

Составитель Н. Журавлева

Техред С.Мигунова Корректор О. Билак

Редактор С. Юско

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,.4

Заказ 8322/67 Тираж 735 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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