Скважинный радиометр Советский патент 1983 года по МПК G01V5/04 

2. Скважинный радиометр по п. 1, о т л и ч а ю u| и и с я тем, что решающее устройство содержит квадратор, устройство вычитания и два измерителя отношения, причем вход квадратора, являющийся первым входом решающего устройства, соединен с входом делимого первого измерителя отношения, а выход- с входом делимого второго измерителя отношения и вычитающим входом устройства вычитания, выход которого подключен к входам делителей измерителей отношения,а вход является вторым входом решающего устройства.

Изобретение относится к приборам измерения ионизирующих излучений и может быть использовано для исследования скважин методами ядерной геофизики.

Известен двухканальный радиометр с амплитудным разделением каналов, содержащий два датчика, смеситель, линию связи, приемное устройство, состоящее из разделителя, инвертора, усилителя, дискриминаторов, ключей, регистраторов, схемы ИЛИ, линии задержки, одновибратора t JИзвестен радиометр с частотным разделением каналов, содержащийдетекторы, усилители, пересчетные устройства, генераторы синусоидальных колебаний, усилитель-смеситель, линию связи, усилитель, полосовые/ фильтры, одновибраторы С23.

Известен скважинный радиометр с временным разделением каналов, состоящий из детекторов, усилителей, накопителей импульсов, цифро-аналоговых преобразователей, коммутаторов, линии связи, системы разделения каналов и регистрации 3J.

Недостатком известных устройств является необходимость передачи по одной жиле каротажного кабеля нескольких случайных импульсных потоков от нескольких датчиков, что приводит 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 сквэ жинный радиометр, содержащий два датчика радиоактивного излучения, один из которых через управляемый делитель частоты, формирователь импульсов и кабель связи соединен с входом, дискриминатора, а другой подключен к входу счетчика, генератор периодических импульсов и решакмцее устройстао

Недостаток данного устройство также заключается в необходимости передачи по одножильному кабелю нескольких 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, содержащий два датчика радиоактивного излучения, один из КОТОРЫХ через управляемый делитель частоты, формирователь импульсов и кабель связи соединен с входом дискриминатора, а другой подключен к входу счетчика, генератор периодических импульсов и

5 решакяцее 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 перезапи- си регистра, входы которого соедине, ны с выходами счетчика, а выходы с входами начальной установки управляемого делителя выход которого подключен к его входу управления, вход измерителей среднего знаJ чения временных -интервалов и среднего квадрата времемных интервалов соединены с выходом дискриминатора, а ; выходы - с входами решающего устройства. 3 , Кроме того, решающее устройство содержит квадратор, устройство вычитания и два измерителя отношения, причем вход квадратора является первым входом решающего устройства и соединен с входом делимого первого измерителя отношения, а выход - с входом делимого второго измерителя отношения и вычитающим входом устрой ства вычитания, выход которого под ключен к входам делителей измерителей отношения, а вход является вто рым входом решающего устройства. На фиг. 1 изображена блок-схема .скважимного радиометра; на фиг. 2 то же, решающего уст{юйства. Устройство содержит датчики радио активного излучения 1 и 2, упраапяек«й делитель частоты 3, регистр %, счетчик импульсов 5, элемент задерж ки 6, генератор периодических импуль сов 7 « формирователь импульсов 8, кабель связи 3 дискриминатор 10, измеритель 11 среднего интервала вре мени между мс «ентами появления им-, пульсов, измеритель 12 среднего квад рата интервалов времени между моментами появления импульсов и решающее устройство 13. Выход датчика радиоактивного излу чения 1 соединен с входом управляемо го делителя частоты 3, выход которого соединен с его входом управления и через формирователь импульсов 8 и кабель связи 9 с входом дискри минатора 10. Выход датчика радиоактивного излучения 2 соединен с входом счетчика импульсов 5, выходы которого .чере регистр подключены к входам установки коэффициента деления управляемого делителя 3. Выход генератора пе риодических импульсов 7 соединен с входом перезаписи регистра k и через устройство задержки 6 с входом сброса счетчика 5. Выход дискриминатора 10 соединен с входами измерителей 11 среднего значения и измерителя 12 среднего квадрата интервалов между моментами появления импульсов, выходы которых подключены к входам решающего устройства 13, выходы которого являются выходами устройства. Решающее устройство 13 (фиг. 2) содержит квадратор k, устройство вычитания 15 и два измерителя отно17Гшения 16 и 17, выходы которых являются выходами решающего устройства 13. Вход квадратора 14 является первым входом решающего устройства 13 и соединен с выходом измерителя 11 среднего интервала и входом делимого измерителя отношения 17. Выход квадратора Т соединен с входом делимого измерителя отношения 16 и с- входом вычитания устр1ойства вычитания 16, вход которого является вторым входом решающегог .устройства 13 и подключен к выходу измерителя 12 среднего квадрата интервалов, а выход ссзединем с входами делителей отношения 16 и 17. . Принцип действия устройства заключается в модулировании параметра функции распределения одного из случайных потоков другим случайным потоком. Образующийся результирующий импульсный гюток представпйвт собой сг чайную последовательность импуль-; сов одинашэвой амплитуды4 функция распределения временных интервалов между моментами появления импульсов в котором содержит информацию об иитеисивностях первого и второго исходных случайных импульсных потоков. Эта инн)Ормация легко извлекается путем статистической обработки результирующего импульсного потока. Устрсмство работает следующим образом. Импульсы датчика радиоактивного излучения 1 поступит на управляемый делитель частоты 3, представляющий собой счетчик, в который предварительно записывается чисгю, находивщееся в регистре k. Импульсы датчика радиоактивного излучения 1 последовательно списывают число в делителе 3 до нуля, после чего на его выходе появляеУся импульс, который поступает на вход управления делителя 3 и устанавливает в нем новое число, которое в этот момент находится в регистре k. Этот процесс непрерывно повторяется, а выходные импульсы делителя 3 поступают 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 S, является случайный интервал времени & между моментами появления импульсов. Импульсы датчика радиоактивного излучения 2 поступают на вход счетчика 5f где они накапливаются в тече ие интервала времени Т, который равен периоду следования импульсов на выходе периодического генератора 7. При появлении очередного импульса генератора 7 осуществляется перезапись содержимого счетчика 5 в регист Ц и сброс счетчика 5 задержанным на время перезаписи импульсом генератора 7. Таким образом, при каждом такте срабатывания генератора 7 (через ин тервал времени Т) в регистре f осуще ствляется очередная смена случайного числа N. Эти случайные числа N через случайные интерва/ы времени 6 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 было постоянным, то статистические характеристики интервала между выходным импульсами делителя 3 описывались бы распределением Эрланга (N-l)-ro порядка (} Р, (б) где п. - интенсивность импульсного потока на выходе датчика 7 N - коэффициент деления; в - длительность интервала между импульсами, Поскольку числа II случайны, то распределение (1) можно трактовать как условную плотность вероятности P(0/ri) появления интервала & при фиксированном N. Закон распределенияQ(N) случайно величины N является пуассоновским, т.е.., (nzT У . где Т - период следования импульсов генератора 7; Пл - интенсивность импульсного потока на выходе датчика 2 Совместное распределение случайны величин N и© описывается двумерной функцией распределения W{6ill) P(Q/N)-Q(N) Плотность распределения интервалов & в результирующем потоке ,V/(e)- rwt6I N)-T P(0/N)Q(N). М-0М О Первые два момента распределения временных интервалов (e)a0-T QW0p(6/N), о e2-r«V(6i)deI Q(1J)J-0V(e|N)d0 о. о -(.). Отсюда следует алгоритм обработки результатов измерения «9 и Q 2 п 2 п ё) п/г. . п-Г Т Таким образом, измеряя значения & и и производя указанные вычисления, можно определить искомое значение интенсивностей п. , п., и их относа7шение . 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 интервалов 11 и их среднего квадрата 12. Рв зультаты измерения поступаю1Т а решаЮ щий блок 13, в котором осуществляется вычисление интенсивностей и потоков импульсов на выходе датчиков 1 и 2 по указанным алгоритмам. Решающий блок 13 работает следующим образом. Квадратор Н вычисляет квадрат среднего значения интервалов Результат поступает на вход делимого измерителя отношения 16 и на вычитающий вход устройства вычитания 15, на выходе которого образуется разйость значений - Q поступающая на входы делителей измерителей отношения 16 и 17. На вход делимого измерителя отношения 17 поступает результат измерения среднего интервала . / Таким образом, на выходе измерите ля (Отношения 16 образуется величина вУаУ пропорциональная интенсив ности п, а Н5 выходе измерителя 17 --j-, пропорциональвеличинаgi § мая nj. При необходимости измерения отношенмя интенсивностей пропорциональной ему величиной являетря измеренное измерителем 11 значение среднего интервала, Таким образом, в -отличие от известных устройств аналогичного назна чения предлагаемый радиометр позволяет реализовать принципиально новый метод двухканальной передачи - стохастическое модулирование парамет|эа закона распределения случайной импул ьс ной по еле до ват ел ьност и. 17 Это позволяет передавать информацию о сигналах двух датчиков радиоактивного излучения одним случайным импульсным потоком, исключить суперпозицию независимых потоков в Тсабеле связи, операцию их разделения и, следовательно, связанные с этим погрешности. Вычислительный алгоритм достаточно прост и может быть легко реализован цифровыми схемами обработки. При использовании счетчиков с достаточно высоким быстродействием погрешность измерения интенсивностей потоков опр еделяется .только, статистической погрешностью в изкюрителях, связанной с вероятностной структурой исследуемых сигналов.