Устройство автостробирования сигналов акустического каротажа Советский патент 1983 года по МПК G01V1/48 

«f. /

Изобретение относится к промысловой геофизике, в частности к аппаратуре акустического каротажа, и может применяться при измерении кинематических параметров сигнала.

Изучение кинематики акустических волн в скважинах - .основная задача акустического каротажа, а такое изучение возможно только при надежном выделении первых фаз поступающего сигнала. Наличие шумов самой различной природы затрудняет выделение сигнала, поэтому надежное вьшеление сигнала до сих пор остается -основно проблемой при разработке аппаратуры акустического каротажа.

Известно устройство, которое содержит усилитель сигнала, пороговое устройство и стабилизатор частоты шумовых сбоев. Сигнал выделяется пу. тем автс 4атического регулирования порога срабатывания и путем поддержания его вьвае уровня шумов, следунадих с максимальной частотой,при пропускании на выход редких срабатываний. Устройство позволяет существенно повысить точность.фиксации момента прихода сигнала l.

Однако даже единичные помехи в устройстве могут «арушать работу выделителя и ухуд;|шать точность измерений. Для дальнейшего повышения достоверности выделения сигнала необходимо уменьшить время ожидания полезного сигнала, т.е. блокировать мертвое время или стробировать первые вступления сигнала.

Известно устройство дпя выделения сигналов, которое содержит узлы слежения за п.ервьм вступлением ближнего канала и стробировани« сигнала дальнего канала через расширитель импульсов и позволяет йаряду с пороговым выделением сигнала стробировать первые вступления 2 .

Использование расширителя импульсов увеличивает эффективность слежения за сигналом дальнего канала, однако в тонкослоистых раэрезах такая система не дает нужных . результатов. Кроме того, устройство схематически сложно, требует крсдаотливой настройки и может быть ненадежным в эксплуаташ1И.

I . .

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство дляавтоматической фиксации сигнала при акустическом каротаже, содержащее узел синхронизации, генератор линейно изменяющегося напряжения, формирователь временных интервалов и узел выделения сигнала, при этом узел синхроиизации подсоединен к генератору линейно изменяющегося напряжения и к формирователю временных интервалов. Основными элементами устройства

являются усилитель информациоиного сигнала, пороговое устройство,формирователь временных интервалов,инерционное звено, генератор строб-импульсов и формирователь управляющего напряжения. Инерционное звено содержит генератор пилообразного напряжения, ограничитель длительности пилы, триггер, одновибратор, компаратор и пиковый детектор. Основные

0 элементы устройства обеспечивают выделение сигнала по порогу, интегрирование информационного сигнала в пределах строб-импульса и автоматическую регулировку усиления сигнала.

S Элементы инерционного звена составляют вторую часть устройства, предназначенного дпя автоматического слежения за информационным сигналом. Импульсы с формирователя временных

Q интервалов поступают на генератор пилообразного напряжения, который генерирует пилообразное напряжение, .соответствующее, по длительности ин-i тервальньм импульсам, которое подает5 Ья на вход компаратора. Передний 1ФРОНТ импульса компаратора формИру ется в мсме.нт. равенства пилообразного напряжения на его неинверти- рующем входе и напряжения на инвер- /

тирующем входе, поступаквдегб с пико вого детектора. Передний фронт оп- . ределяет начало стробирующего им-; пульса. Окончание стробируювдего импульса определяется длительностью одновибратора и ограничивает ско5 рость перемещения чзтробирующего импульса при пропадении или резком уходе сигнала. Использование инерционного звена, ограничивающего скорость перемещения .строб-импульсов,

0 noBUBiaeT .степень автоматизации при фиксаций информационного сигнала СзХ

Основной недостаток этого устройства состоит в , что оно имеет 5 один канал и при слежении за вступлением сигнала в ближнем канале в дальнем канале время ожидания сигнала намного больше г м в ближнем г а в дальнем канале и без этого ве / роятность ложного срабатывания обычJ1O больше, чем в ближнем канале. .Применение двух независимых устройств гсложняет устройство слежения и не дает заметного улучшения эксплуатационных характеристик. Два не связанных между собой устройства слежения не исключают возможности срабатывания по шумам так,;что, например, временной интервал ближнего канала окажется больше,: чем временной 0 интервал дальнего канала, .что будет грубейшей ошибкой. Кроме этого, в устройстве не предусмотрена регулировка Еаирины окна строб-импульса и, следовательно, возможность сле5 жения за выбранной фазой сигнала. Устройство не обеспечивает режима ожидания сигнала, т.е. при кратковремеином пропадании сигнала на несколько циклов строб-импульс быст ро передвигается в область поперечных или лэмбовских волн и возможен захват выделения за лэмбовскую . ; волну; Эти недостатки приводят к , определенному проценту брака зарегистрированного материала. Цель изобретения - повышение надежности и точности выделения первых вступлений сигналов ближнего и дальнего каналов акустического каротажа. . Поставленная цель достигается тем, что в устройство автостроёирования сигналов акустического карота жа, содержащее уаел синхронизации, генератор линейно изменяющегося напряжения, формирователь Е1ременных интервал : в и узел выделения сигналов, при этом узел синхронизации подсоединен к генератору линейно изменяющегося напряжения и к формирователю временных интервалов, дополн.итёльно введены два аналоговых ключа, два формирователя управляющих импульсов два узла анёшоговрй памяти, формирователь стробирующих и блокирующих импульсов и логический узел, причем выходы генератора. линейно изменяющегося напряжения по соединены к формирователю стробнрую tttfix и блокирующих импульсов непосредственно и через аналоговые ключи и узлы аналоговой памяти, входы лбг ческого узла соединены с выходами формирователя стробирующих и блокирующих импульсов и узлом выделения сигнс1лов, выходы логического узла подсоединены к формирователю времен ных интервалов, а выходы последнего через формирователи управляющих иМпульсов подсоединены к управляющим входам аналоговых ключей. . На фиг.1 показана 1функционалыга41 схема устройства автостробирования сигналов акустического каротажа на фиг. 2 - временные диаграммы раб ты устройства.. : Устройство состоит из узла 1 син хронизации , выделителя 2 сигналов, генератора 3 линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН), двух аналоговшс ключей 4 и 5, двух формирователей ::б и 7 управляющих импульсов, двух уз-лов 8 и 9 аналоговой памяти,формироватёля 10 стробирующих и блркир щих импульсов, логического узЛа II и формирователя 12 временных импуль сов. . : -.v. Узел 1 синхронизации соединен, с ГЛИН 3 и формирователем 12. ГЛИН 3 подсоединен к формирователю 10 не.посредственно и через аналоговые , ключи 4 и 5 и узлы 8 и 9 аналогов й памяти. Входы логического узла 11 подсоединены к выделителю сигналов 2 и формирователю 10 стробирующих и блокирующих импульсов, а выходы соединены с формирователем 12 временных интервалов. Выходы формирователя 12 через формирователи 6 и 7 подсоединены к управляющим входам аналоговых ключей 4 и S. Названные узлы построены по общеизвес гным схемам-и могут быть соб раны на любых элементах. В рабочем режиме узел 1 синхронизации вырабатьгвает синхроимпульс 13, который запускает ГЛИН 3 И Формирователь 12. На выделитель 2 сигналов пЪступает информационный сигнал ближнего 14 и .дальнего 15 каналов. Выделитель 2 сигналов вырабатывает инфо{ялационные импульсы 16 и 17 по превышению порога или по переходам фаз сигналов через нуль соответственно ближнего и дальнего каналов. Выработанные импульсы поступают на логический узел 11, который представляет собой логику ЗИ-2ИЛИ с формирователями . На этот же логический узел 11 поступают строб-импульсы : от формирователя 10; Работу формирователя 10 определяет ГЛИН 3, последний запускается от узла 1 синхронизации в мсяхент излучения акустического импульса и вырабатывает линейно нарастающие напряжения Uf, {ч-aUf) и (-aUf) - 18. Регулируя величину ьЦ. , изменяют ширину Стробимпульса .- В узлах 8 и 9 аналоговой памяти хранятся соответственно напряжения и, и Uj Приниип работы фо{ 1ирователя 10 .стробирующих и блокирующих импульсов ясен из временных диагра «4 (фиг.2). Формирователь 10 может содержать несколько кс тараторов,срабатывакздих при сравнении напряжений Uf- и t &Ur с напряжением узлов памяти и I и и Формирователь 10 формирует блокирующий импульс 19, временное положение положительного фронта которого регулируется оператором для запрета срабатывания устройства по псмехам до первого вступления. Начало строб-импульса 20 ближнего к анала определяется при сравнении нарастающего напряжения +uUr с напряжением узла 8 памяти ближнего канала U, задний фронт строб-иютульса соответствует моменту сравнения напряжения U4 с напряжением - &Ur.Строб-импульс 20 поступает на логический узел 11 и разрешает прохождение инфо ялационного импульса 16 на стоп-вход формирователя 12, который формирует вреМенной ннтервгш 21 ближнего канала. B случае пропадания информационного импульса 16 триггер временного jинтервала 21 будет опрокинут в исходное состояние импульсом 22, сфо мированным по заднему фронту стробимпульса 20. По заднему фронту временного интервала 21 формирователь б вырабаты вает импульс 23, в течение которого открывается аналоговый ключ 4, заряжая конденсатор узла аналоговой памяти 8 до напряжения U, равного напряжению Uf в мсялент прихода первого информационного импульса 16. При изменении временного положения импульса 16 положение строб-импульс 20 будет следовать за илтульсом 16, т.е. будет обеспечиваться временное стробирование сигнала. Формирование импульса 23 (при пропадании импульса 16) может быть отключено, и тог да устройство будет находиться в режиме ожидания сигнала. По дальнеMy каналу формирователь 10 вырабаты вает первый строб-импульс 24 и второй строб-импульс 25. Первый стробимпульс 24 связан с местоположением первого вступления ближнего канала, и его начало устанавливают порядка 60 МКС (для базы зонда 0,5 м), т.е. минимальное время,рань ше которого информационный сигнал дальнего канала не должен прийти. Длительность строб-импульса 24 может быть установлена равной (или меньше) максимальной величине интер вальйого времени &t, которое для азы зонда 0,5 м порядка 300-350 мк Наличие этого строб-импульса резко уменьшает вероятность ложных срабатываний по дальнему каналу и разность временных интервалов не может превысить допустимую t 300 мкс. Начало и конец второго стробимпульса 25 определяются при сравнении напряжений luUj- с напряжёнием U,j узла 9 памяти. Первый импульс 17 информационного сигнала дальнего канала от выделителя 2 сигналов так же, как и в ближнем канале, опрокидывает триггер узла 11, формируя временной интервал 26. При пропадании сигнала триггер временного интервала ,26 опрокидывается импульсом 27,сформированным по заднему фронту, а импульс 28, сформированный формирователем 7 по заднему фронту временного интервала 26, открывает аналоговый ключ 5 и заряжает конденсатор памяти узла аналоговой памяти 9 до напряжения Uj, равного текущему напряжению Up в момент прихода первого информационного сигнала дальнего канала. Слежение за сигналом и режим ожидания сигнала обеспечиваются так же, как и в ближнем канале, но в пределах первого стробимпульса 24, связанного с сигналом ближнего канала. Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает автомати- . ческое стробирование сигналов ближнего и дальнего каналов с возможностью регулирова.ния ширины строб-импульса вплоть до слежения за выбранной фазой сигнала, кроме того, стробирование сигнала в дальнем канале связано с временным положением сигнала в ближнем канале и не выходит за пределы реально возможного интервального времени, которое может быть установлено, например, для скважинного зонда с базой 0,5 м в пределах от 60 до 300 мкс. Преимущества предлагаемого устройства позволяют увеличить надежность выделения сигналов акустического каротажа и повьк:ить точность измерения как кинематических, так и динамических параметров информационного сигнала.

Cl/ /jfl

28

n

УСТРОЙСТВО АВТОСТРОБИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ АКУСТИЧЕСКОГО КАРОТАЖА, содержащее узел синхронизации, генератор линейно изменяющегося напряжения, фоЕ 1ирователь временных интервалов и узел выделения сигналов, при этом узел синхронизации подсоединен к генератору Линейно изменяюпдагося напряжения и к формирователю времен; ных интервалов, отлич ающее: с я тем, что, с целью повышения надежности и тЬ 1Ности выделения первых вступлений сигналов ближнего и дальнего каналов акустического каротажа, в него дополнительно введены два аналоговых ключа, два фостирователя управляющих импульсов, два узла аналоговой памяти, формирователь стробирунщих и блокирующих импульсов и логический узел, причем выходы генератора линейно изменяющегося напряжения подсоединены к формирователю стробирующих и блокирующих импульсов :непосредственно и через аналоговые ключи и узлы аналоговой, памяти,входы 9 логического узла соединены с выходами формирователя стробирующих и бло кирующих импульсов и узлом выделения сигналов, выходы логического узл подсоединены к форйироватегао временных интервалов, а выходы последнего через формирователи управляющих импульсов подсоединены к управляющим входам аналоговых ключей. СП со о с/э КХ)