Устройство для измерения интервального времени Советский патент 1983 года по МПК G01V1/52 

Изобретение относится к вычисли тельной и измерительнойтехнике, предназначено для измерения средне Значения разности длительностей дву случайных чередующихся временных и тервалов и., в частности, может быт использовано в аппаратуре акустичес кого каротажа скважин для измерения интервального времени - времени рас пространения упругих колебаний в исследуемой среде на заданном расст Известно устройство, состоящее Из двух измерителей временных интер валов и блока вычитания, с выхода которого на регистратор подается напряжение пропорциональное разности длительностей временных интерваг лов OQ . Недостатком этого устройства является зависимость выходного напряжения от частоты следования импульсов , а также трудность обеспечения идентичности характеристик двух измерителей временных интервалов и наличие аппаратурньк пульсаций выходного параметра, вызванных неодновременным поступлением на нако,пительный элемент зарядных импульсов тока. Известно также устройство, в котором снижены аппаратурные пульсации, однако не полностью, так как зарядный импульс тока протекает на протяжении времени пропорционального разности длительностей входных импульсов, разряд осуществляется мгновенно с помощью дозирующего кон денсатора и разрядного ключа 2J . НаибЪлее близким по технической сути к изобретению является устройство для измерения интервального времени, содержащее генератор посто янного тока, полюса которого соединены со средними контактами первого Я второго ключей, незаземпенные кон такты последних соединены с незаземленной обкладкой буферного конденсатора и первыми контактами трет его и четвертого ключей, втосой контакт третьего ключа соединен с инверсным входом усилителя постоянного тока, в цепь отрицательной обратной связи кото рого включен накопительный конденсатор, а выход усилителя постоянного тока, являющийся выходом устройства, соединен с вторым контакто четвертого ключа, вход управления первого ключа является первы(«1 входом устройства вход управления третьего ключа соединен с выходом первого и входом второго одновибраторов, выход последнего,соединен с входом управления четвертого ключа, а вход первого одновибратора является вторым входом устройства З . Это устройство позволяет измерятьразность длительностей двух чередующихся импульсов без аппаратурных пульсаций выходного напряжения. Однако недостаток его состоит в том, что не представляется возможной регистрация смещенных оценок временных параметров импульсных акустических сигналов. При регистрации параметров акустического каротажа в аналоговом виде в более крупном масштабе всегда производится запись не полного выходного параметра, а только его изменяющейся части. Для разных горно-геологических условий и конкретного вида скважинных зондов акустического каротажа АК в основном известны пределы изменения оценок импульсных акустических сигналов. Так, например, используя серийную аппаратуру АК с формулой зонда И 0,5 И, 1,5 П, где И - излучатели, П - приемник зонда; цифры в формуле - расстояния между элементами зонда; в карбонатных горных породах (скорость звука V 7000 м/с) неизменяющееся интервальное время uU 60 мс и оно может быть скомпенсировано. Также могут )быть скомпенсировано и время С,, 1)2 (время прихода упругой волны на приемник зонда из излучателей). Неизменяющаяся часть в этом случае доходит до 300 мс. В песчано-глинистом разрезе все перечисленные параметры увеличиваются. Известные компенсаторы, используемые в каротажных станциях, при всей их простоте отличаются неудобством использования, кроме joro при их применении с изменением масштаба записи того или иного параметра Нсщо каждый раз подбирать величину отклоняющего компенсирующего напряжения, что связано с понижением производительности труда геофизика-оператора. Цель изобретения - повышение точности . определения интервального времени. Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения интервального времени, содержащее генератЪр постоянного тока, полюса которого соединены со средними контактами первого и второго ключей, незаземпенные контакты последних соединены с незаземпенной обкладкой буферного конденсатора и первыми контактами третьего и. четвертого ключей, второй контакт третьего ключа соединен с инверсным входом усилителя постоянного тока, в цепь отрицательной обратной связи которого включен накопительный конденсатор, а выход усилителя постоянного тока, являющийся выходом устроПства, соединен с вторым контактом четвертого ключа, вход управления первого ключа является первым входом устройства, вход управления третьего ключа соединен с выходом первого и входом второго одновибра торов, выход последнего соединён с входом управления четвертого клю ча, а вход первого одновибратора является вторым входом устройства, дополнительно содержит генератор образцовой частоты, регулируемый формирователь временных интервешов регулятор и схему совпадений, при этом первый вход регулируемого фор мирователя временных интервалов со динен с входом первого одновибрато ра и первым входом схемл совпадений,второй и третий входы регулир .мого формирователя временных интер валов соединены с вьаходами генерат ра образцовой частоты и регулятора выход регулируемого формирователя временных интервалов соединен- с вт рым вхолом схемы совпадений, выход которой соединен с входом управления второго ключа. На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 временные диаграммы импульсов напряжения. Устройство состоит из генератор образцовой частоты 1, регулируемого формирователя 2 временных интер валов, регулятора 3, схемы совпаде ний 4, первого ключа 5, генератора б постоянного тока, второго ключа буферного Конденсатора 8, первого одновибратора 9, третьего ключа 10 накопительного конденсатора 11, уси лителя 12 постоянного тока, четвер того ключа 13 и второго одновибрато ра 14. Клеммы 15, 16 - входы устрой ства, а клемма 17 - выход. Полюса генератора б соединены со средними контактами первого и второго клю-; чей 5, 7, незаземленные.контакты которых соединены с незаземленной обкладкой буферного конденсатора 8 и через нормально разомкнутые контакты третьего и четвертого ключей 10 и 13 соответственно соединены с входом и выходом усилителя 12 постоянного тока, в цепь отрицательной обратной связи которого включен накопительный конденсаторИ Первый вход регулируемого формирователя 2 соединен с входом схемы совпадений 4, входом первого.одновибратора 9 и клеммой 16. Второй вход регулируемого формирователя 2 соединен с выходом генератора 1, третий вход регулируемого формирователя 2 соединен с регулятором 3. Выход регулируемого формирователя 2 соединен с вторым входом схемы совпадений 4, выход которой соеди-. нен с входом управления второго ключа 7. выход первого одновибратора 9 соединен с входом управления третьего ключа 10 и входом второго одновибратора 14, выход которого соединен с входом управления четвертого ключа 13. Устройство работает следую дим образом. На первый вход клемму 15) подана последовательность импульсов длительностью о, (Лиг. 2 а) , а на второй вход (клемму 16) длительность И (фиг. 2S). Пусть в исходном состоянии выходное напряжение UQ 0. При поступлении импульса длительностью С;,,- первый ключ 5 подсоединяет один полюс генератора 6 к буферному конденсатору 8 и последний на протяжении С, времени зapяжaeтqя током DO до напряжения и , где DO const -. величина тока генератора 6; С - величина емкости буферного конденсатора 8. По окончании действия импульса in первый ключ 5 возвращается в исходное состояние. При поступлении на клемму 16 импульса длительностью 62, и под действием импульсов с выхода генератора образцовой частоты 1 на выходе, регулируемого формирователя 2 образуется импульс постоянной длительности о Фиг. 2Ь) . Величина длительности ZQ устанавливается с помощью регулятора 3. Импульс 0 поступают на схему совпадений 4, на выходе которой образуется импульс длительностью o (фиг. 2г) . Под действием импульса с выхода схемы совпадений 4 второй ключ 7 подключает другой полюс генератора б к буферному конденсатору 8 и последний перезаряжается током Зо на протяжении отрезка времени равного по величине о (фиг. 2) . Задним фронтом импульса Cj запускается первый одновибратор,. 9, на выходе которого формируется импульс постоянной длительности. Под действием этого импульса замыкается третий ключ 10 и буферный конденсатор 8 подсоединяется к входу усилителя 12, В результате накопительному конденсатору 11 сообщается заряд й,С,ди. Зо(), - интервальное где лх t - (, время. Следовательно, на выходе устройства (клемма 17) напряжение изменится на величину uq С, :io(i1-toV Т Е-

где С - величина емкости накопительного конденсатора 11.

Задним фронтом импульса с выхода первого одновибратора 9 запускается второй одновибраторп 14. Поддействием импульса с выхода второго одновибратора 14 замыкается четвертый ключ 13 и буферный конденсатор 8 заряжается до значения - V выходного напряжения.

По приходу второй пары импульсов ,, 7 работа устройства повторится и выходное г.пряженне возрастёт на величину . /л л .

.V ..v Vj - -bV, ,

причем (bVjVlk Л

По приходу 1 -ой пары импульсов выходное напряжение изменится на

, JoC., СЛ- .,

. С с / или т ( г

.,,

гдеV С - 4) - значение выходного напряжения в момеит прихода 4 -ой пары импульсов.. Приравнивая правые части уравнен

НИИ (1) иЛ21, найдем в явном виде выражение для V (i) .

)(,

а KO const

Jo

где и,

При восполнении условия устойчивостиМ- ) после окончания переходйрго процесса V(;b oit-Uo .

, Исходя из априорных сведений об исследуемой среде, Uo выбираем таким, чтобы скомпенсировать определенное значение ьt.

Следует отметить, что в случае, когда на клемму 15 импульсы С не подаются, то устройство производит вычисление смещенных оценок длительностей входных импульсов, т.е. оно может .использовать как для измерения средних значений С и 2, так и для измерения смещенного среднего значения интервального времени.

Данное устройство может применяться во всей, серийно выпускаемой аппаратуре акустического каротажа скважин.

Использование .устройства для измерения интервального времени в базовой аппаратуре акустического каротажа АКН-1 позволит с большой точностью .применять более крупные масштабы записи за счет их установки только в изменяющейся части выходного параметра, что в свою очередь, позволит с большой точностью регистрировать параметры акустического каротажа в процессе записи Iупростит труд операторов и повысит производительность труда при произ водстве геофизических исследований акустическим методом.

/f

Hh

ч

AL

3

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ;ИНТЕРВАЛЬнего ВРЕМЕНИ, содержащее генератор постоянного тока, полюса которого соединены со средними контактами первого и второго ключей, незаземленные контакты последних соединены с незаземленной обкладкой буферного конденсатора и первыми контактами третьего и четвертого чей, второй контакт третьего ключа соединен с инвеоснам входом усилителя постоянного тока, в цепь отрицательной обратной связи которого включен накопительный конденсатор, а выход усилителя постоянного тока, являюгчийся выходом устройства, соединен с :вторым контактом четвертого ключа, вход управления первого ключа является первым входом устройства, вход управления третьего ключа соединен с выходом первого и входом второго одновибраторов, вьтход последнего соеда1нен с входом уплавления четвертого ключа, а вход первого одновибратора является вторым входом устройства, отличающееся тем, что,лс целью повьп ения точности определения интервального времени,,оно дополнительно содержит генератор образцовой частоты, регулируемый формирователь временных интервалов, регулятор и схему совпадений, при этом первый вход регулируемого формирователя временных интервалов соединен ; входом первого одновибратора и первым входом схемы совпадений, второй и третий заходы регулиЬу мого формирователя временных интерва 35 лов соединены с выходами генератора образцовой частоты.и регулятора, вьжод регулируемого формирсзвателя временных интервалов соединен с 30 вторым входом схемы совпадений, выход которой соединен со входом упСП равления второго ключа.