Устройство для электрического каротажа Советский патент 1984 года по МПК G01V3/18 

триггера f а выход его - с С-входом счетчика импульсов, между выходом и И -входом которого включен второй формирователь импульсов (,,. входы третьего логического элемента И соеДинены соответственно с делителя часкоты на 4 ,С-вход которого подсоединен с высочастотному выходу генератора двух сЗабильных частот,и с 0--выходом взгорого триггера, С -вход которого подсоединен кД -входу третьего трр ггера, J -вход - к источнику питания а выход третьего логического элемента И соединен с С -входами четвертог

п пятохю триггеров, причем R -входы второго и четвертого триггеров подсое единены к выходу второго формирователя импульсов, а R -вход пятого триггера подсоединен через логический элемент ИЛИ кQ -входу четвертого триггера и через тот же логический элемент ИЛИ и логический элемент НЕ к выходу второго формирователя импульсов, D -входы четвертого и пя- того триггеров подсоединены соответственно к своим Q -выходам, а их Q -выходы подкл очены к входу второго регистратора.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО КАРОТАЖА, содержащее стйбилизатор напряжения, генератор управляющих противофазных напряжений, два блока гальванической развязки, задающий стабилизатор тока, токовый переключатель, токовые электроды/ измерительные электроды, соединенные с компенсатором поляризации, последовательно соединенным с измерительным преобразователем напряжения и сглаживающим фильтром,два регистратора, усилитель постоянного напряжения, интегратор напряжения, ключевой элемент, генератор двух стабильных частот, первый формирователь импульсов, первый, второй и третий триггеры, первый логический элемент И, при этом первый выход стабилизатора напряжения соединен с задающим стабилизатором тока, второй - с генератором управляющих противофазных напряжений, выход задающего стабилиза- . тора соединен с входом токового переключателя, выходы котррого соединены с токовыми электродами, два выхода генератора управляющих противофазных .напряжений .соединены с блоками гальванической развязки, первый выходы которых подсоединены к токовому переключателю, a вторые - к измерительному преобразователю ,напряжения, вход усилителя постоянного напряжения соединен с выходом сглаживающего фильтре, a первый выход усилителя постоянного напряжения соединен с входом первого регистратора, второй выход - с входом интеграиопа напряжения, который чеоез ключевой элемент соединен с третьим выходом стабилизатора напряжения, выход интегратора напряжения соединен с О -входом первого тригг&ра, С-вход которого соединен с высокочастотным выходом генератора двух, стабильных частот,Q -выход первого триггера in ; соединен с первым входом первого .:логического элемента И, a О -выход с управлякядим входом ключевого элемента, низкочастотный выход генератора двух стабильных частот сое,динен с входом первого формирователя импульсов и через него с R-входом третьего триггера, a вход генератора двух стабильных частот соединен с да сд Q выходом, третьего триггера,О -выход которого соединен с вторым входом первого логического элемента И, оо a С-вход является Входом сигнала Импульс глубины, отличающе СП е с я .тем, «то, с целью повышения точности регистрации слабых сигналов путем о з5 ществления записи на магнитный носитель сигналов с постоянной частотой, Б него введены второй и третий логические элементы И, счетчик импульсов.; делитель частоты на 4, второй формирователь импульсов, четвертый и пятый триггеры, логический элемент ИЛИ, логический элемент НЕ, причем входы второго логического элемента И соединены соответственно с выходом первого логичпского элемента И и Q -выходом четвеотого

Устройство относится к скважинным геофизическим исследованиям и может быть использовано, например, на объектах изысканий под строительство гидроте.хнических сооружений для рэ гистра1-;ии электрических и температур ных параметров грунта при проведении работ в труднодоступных районах. Иэв€:стно устройство для электрического каротажа, содержащее источник питания, преобразователь напряжения, выпрямитель, сглаживаюгдий фильтр, приборы регулировки силы тока, набор контрольных шунтов, компенсатор поляризации, генератор управляющих протизофазных напряжений, токовый переключатель, измерительные и токовые электро,цы, измернтельны 5 преобразователь напряже- ния, регистратор сигнала и сглаживаю щий фильтр Устройство может также содержать задающий стабилизатор ток и блоки гальванической развязки ij Недостатки этого устройства заключаются в малой эффективности из-за наличия большого объема операдий необходимых при обработке результатов экспериментальных данных, а также в невозможности измерения температурных параметров. Наиболее близким по технической сущности к npejyiaraeMOMy является устройство для электрического карот ка, содержащее стабилизатор напряжения, генератор управлягадих проткв фазных напряжений, два блока гальва нической развязки, задающий стабили затор тока, токовый переключатель, токовые электроды, измерительные элактро.ссы, соединенные с компенсато ром поляризации, последовс1тельно соединенным с измерительным преобра зоаателем напряжения и сглаживающим фильтром, усилитель постоянного Нап ряжения, первый и второй регистрато ры, интегратор напряжения, клгоневой элементf генератор двух.стабильных частот, форрлирователь импульсов, три триггера и логический элемент И, при этом первый выход стабилизатора напряжения соединен с задающим стабилизатором, тока, второй - с генератором управляющих противофазных напряжений, выход задающего стабилизатора соединен с входам токового пер ;ключ 1теля, выходы которого соединень с токовыми электродам-, два выхода генератора управлятацИх противо фазных напряжений соединены с блоками гальванической развязки, первые выхо-; ды которых подсоединены к токовому переключателю, а вторые - к измерительному преобразователю напряжения, вход усилителя постоянного напряжения соединен с выходом сглаживающего фильтра, первый выход усилителя постоянного напряжения соединен с входом первого регистратора,- второй выход с ВХ.ОДОМ интегратора напрякения, который через ключевой элемент соединен с третьим выходом стабилизатора напряжения, выход интегратора напряжения соединен с 1)-входом первого триггера, С -вход которого соединен с выедкочастотным выходом генератора двух стаб -гльных частот, Q -выход первого триггера соединен с первым входом логического элемента К, а Q -выход с управляющим входом ключевого элемента, низкочастотный выход генератора двух стабильных частот соединен с входом формирователя Импу1ьсов и через него - с R -входом третьего триггера, а , вход генератора двух стабильных частот соединен с Q -выходом третьего триггера, Q -вуЕХод которого соединен с вторым входом логического элемента И, а iC -вход является входом сишнала Импульс глубины 12 , Недостаток этого устройства заключается в том, что при записи слабых сигналов на магнитную ленту, т. е. при низкой частоте преобразованного сигнала постоянного напряжения, в силу ограниченности частотного диапазона магнитофона происходит искажение низких частот, т. е вносится погрешность в результат измерения. Устранить этог недостаток можно, осуществляя запись на постоянной частоте. Цель изобретения - повышение точности регистрации слабых сигналов путем осуществления записи на магнитный носитель сигналов с постоянной частотой. Поставленная цель достигается тем что в устройство, содержащее стабили затор,напряжения, генератор управляю 1ДИХ противофазных напряжений, два блока гальванической развязки, задаю щий стабилизатор тока, токовый переключатель, токовые электроды, измерительные электроды, соединенные с компенсатором поляризации, последова тельно соединенным с измерительным преобразователем напряженияи сглаживаюцим фильтром, два регистратора, усилитель постоянного напряжения, ин тегратор напряжения, ключевой эле- . мент, генератор двух стабильных частот, первый формирователь импульсов, первый, второй и третий триггеры, первый логический элемент И, при это первый выход стабилизатора напряжения соединен с задающим стабилизатором тока, второй - с генераторо - управляющих противофазных Напряжений, выход залающего стабилизатора тока соединен с входом токового переключа теля, выходы которого соединены с то ковыми электродами, два выхода гене ратора управляющих противофазных нап ряжений соединены с блоками гальва ннческой развязки, первые выходы которых подсоединены к токовому переключа телю/вторые - к измерительному преобразователю напряжения, вход усили теля постоянного напряжения соединен с выходом сглгикиваютего фильтра а первый выход усилителя постоянного напряжения соединен с входом первого регистратора, второй ыход - с входо интегратора напряжения, который чере ключевой элемент соединен с третьим выходом стабилизатора напряжения, выход интегратора напряжения соединен с D-входом первого триггера, С-вход которого соединен с высокочас тотным выходом генератора двух стаСильных частот,Q -выход первого триггера соединен с первым входом первого логического элемента И, а 9 - вьход - с управляющим входом ключевого элемента, низкочастотный выход генартора двух стабильных частот соединен с входом первого формирователя импульсов и через нфго с R -входом третьего триггера, а вход генератора двух стабильных чист тот соединен с Q-выходом третьего триггера, Q -вьаход которого соединен с вторым входом первого логического элемента И, а С -вход является входом сигнала Импульс глубины, введены второй и третий логические элеЬ менты И, счетчик импульсов, делител|ь частоты на 4, второй формирователь импульсов, четвертый;1И пятый тригге ры, логический элемент ИЛИ, логический элемент НЕ, причем входы второгс логического элемента И соединены соответственно с выходом первого логического элемента И и Q -выходом четвер того триггера, а выход его с С -входом счетчика импульсов, между выходом и R -входом которого включен вшорой формирователь импульсов, входы третьего логического элемента И соединены соответственно с выходом делителя частоты на 4, С -вход которого подсоединен к высокочастотному выходу генератора двух стабильных частот, и с Q -выходом второго триггера, С -вход которого подсоединен к R-входу третьего триггера, D -вход - к источнику питания, а выход третьего логического элемента И соединен с С -входами четвертогЬ и пятого триггеров, причем R -входы второго и четвертого триггеров подсоединены н выходу второго формирователя импульсов, а R -вход пятого триг гера подсоединен через логический элемент ИЛИ к Q -выходу четвертого триггера и через тот же логический элемент ИЛИ и логический элемент НЕ к выходу второго форгиирователя импульсов, D -входы четвертого и пятого триггеров подсоединены соответственно к своим Q -входам, а их Q -выходы подсоединены к входу второго регистратора. На чертеже , представлена блоксхема устройства для электрического каротажа Стабилизатор 1 напряжения соединен с задающим стабилизатором 2 тока и генератором 3 управляющих противофазных напряжений. Выход задающего стабилизатора 2 тока через токовый переключатель 4 соединен с тoкoвы и электродами 5. Два выхода генератора 3 управляющих противофазных напряжений соединены через блоки б и 7 гальванической развязки с токовым переключателем 4 и измерительным преобразователем 8 напряжений. Измерительные электроды 9 через KOTvineHратор 10 поляризации соединены с измерительным преобразователем И напряжения, выход которого через сглажнвамций фильтр 11 соединен через- усилитель 12 постоянного напряжения с входами.первого регистратора 13 и интегратора 14 напряжения. С входом интегратора 14 напряжения черзз ключевой элемент 15 также соедин.ен стабилизатор 1 напряжения. Выхол интегратора 14 напряжения соедкне: с D -входом первого тригге ра 16, С -вход которого соединен с 17 двух стабильных -частот и С -входом делителя 18 на четыре, Нкзксзчастотнин:: выход генератора двух стггбиЛьных частот соединен через первый формирователь 19 импул сов с R - входом третьего триггера и С-входом второго три1г-ера .21, Q -ны.чод первого триггера 16 -подклн:1чен к первому входу логического элемента Я 22,. второй. вхо.д которого подключен }( Q выходу. третьего триг гера 20, а выход - к первому входу второго логического элемента и 23. Q -выход третьего триггера 20 под™ .ключей Кг -входу генератора 17 двух . стабиль ;ьлх частот, aQ -выход первого триггера 16 подключен к управл юще1.1У входу ключевого элегчюнта 15, . С -вход третьего триггера 20 с.оеди псг- с источником управляющего сирна ла Импульс глубины. Е аход- второго логического элемента И 23соединен с.С-вхолом счетчика 24,, выход кото.рого через второй формирователь 25 и «1ульсов подключен к R -входу сч-ет чика 24, R -входу второ1-огриггера.-21 входу третьего логического элемента 26: Р, -входу ч-зтвертого триггера 27. 4)ВХОД второго триггера 21 подключсн к источнику питания. Выход делителя 18 на четыре подключен к п вому вхо.цу третьего логического эле мепта И 28, второй вход которого подключен к Q -выходу второго три ггера 21. Выход третьего логического элемента И 2а подключен к С -входа1М четвертого триггера 27 и пятого три гера 29. Q -выход1л четвертого и пят го -триггеров 27 и 29 подключены к входу второго регистратора 30. Q -выход четвертого триггера 27 сое динен с его D -входом и вторым входом второго логического элемента И 23. Q -выход четвертогГО триггера 2 также соединен с первым входом логичес-яого элемента ИЛИ 31, второй вход которого соединен с выходом, ло гическоГ Э элемента НЕ 26. Выход логического элемента ИЛИ 31 соедикек с R -входом п.чтого триггера 29 „ Устройство для электрического ка ротажа питается через стабилизатор напряжения от внешнего источникам тока напряжением 15-ЗОВ, . Устройство работает следующим образом. Стабилизированное напряжение через , задающий стабилизатор 2 тока коммутируется токовым переключателем -1 и подается на токовые электро№J 5, Знакопеременное напряжение с измерительных электродов 9 через пеисатор 10 поляризации поступает на измерительнЕлй преобразователь 8 напряжения, с выходакоторого снимается сигнал постоянного напряжения, сглаживаем лй фильтром 11, и подается далее на вход усилителя 12 посто-я явного Напряжения. Управление работой токового переключателя 4 и измерит.ельнрго прео-5разователя 8 напряжения осуществляется нап.ряж-ениями, cHnMaeMisiMii с генератора 3 управляющих противофазных напряжений и. подаваемыми через блоки 6 и 7 галь.заническ-ой развязки на токовый переключатель 4 и измерительный преобразователь 8 напряжения . .С выхода усилителя 12 ао-стоянного напряжения усиленный сигнал поступает на входы первого регистратора 13 и интегратора 14 напряжения. С выхода интег.ратора 14 напряжения медленно возрастающее напряжение, скорость .нарастания которого определяется величиной входного напря.жечия, поступает каЙ-вход первого триггера 1б, на (Т-вход ко.торого подается вые сокочастотный сигнал от генератора 17 двух стабильных частот ,; синхронизирующий работу первого триггера 16.- При определенном уровне напряжения на D -входе первого триггера 16, последний меняет свое состояние и появившимся на его Q -выходе сигвалом открывает ключевой элемент 15. через который к входу интегратора 14 напряжения подкл-гсчается стабилизированное напр.яжение шт -стабилизатора 1 напряжения с поляр ностью, противоположной полярности напр.яжения,, снимаемого с усилителя-12 постоянного напряжения. При этом напряжение на выходе интегратора 14 напряжения резко -падает до уровня, при котором первый триггер 16 возвращается в исходное состояние, сигнал на его Q -выходе снимается и ключевой элемент 15 закрывается, отключив стабилизатор 1 напряжения от входа интегратора 14 напряжения. Таким образом, на выходах первого триггера 16 возникает последовательность HMnyjJbcoB, частота которых линейно зависит от величины напряжения на входе интегратора 14 напряжения, т. е. от величины регистрируемого параметра.

С Q -выхода первого триггера 16 импульс поступает на первый вход первого логического элемента Н 22 к ПЕЮходит на его выход лишь в том случае когда на его втором входе появится сигнал с Q -выхода третьего триггера 20, который устанавливается лишь рри поступлении на его С- -вход сигнала Импульс глубины от внешнего источника,

Одновременно:-с Q -выхода третьего триггера 20 сигнал поступает на R вход генератора 17 двух стабильних частот и через 0,25 с на его низко««.с частотном выходе появится сигнал, ко торым чере;з первый формирователь 19 импульсов третий триггер 20 по R входу переводится в состояние Ожидание прихода-следующего Импульса глубины, а второй триггер 21- .в состояние 1. При этом снимается сигнал Разрешение со входа первого логического элемента И 22 и прекращается прохождение через него импульсов с выхода первого триггера 16.

Таким образом, время прохождения импульсов, пропорциональных входному напряжению измеряемого сигнала, ог- раничибается временем 0,25 t и происходит по сигналу импульс глубины.

Пачка импульсов с выхода первого логического- элемента И 22,поступает на первый вход второго логического элемента И 23, на второй вход кото-, рого подана 1 ciQ -выхода четвертого триггера 27, и далее - на С вход двоично-десятичного счетчика 24 в который при этом записывается число импульсов В пачке, пропорциональное входному напряжению измepяe «5гo

сигнала.

I

При гааксималъной частоте следования импульсов 4 кГц за 0,25 с максимальное записываемое в счетчик .24 число импульсов равно 1000.

По истечении 0,25 с одновременно с установкой третьего триггера 20 в состояние О, второй триггер 21 устанавливается в состояние 1.

Этот единичный сигнал подается на один из входов третьего логического элемента И 28, разрешая тем сакым прохождение сигнала с высокочастотно го выхода генератора 17 двух стабильных частот и делителя 18 на четыре На С -входы четвертого и пятого триггеров 27 и 29. С Q -выходов этих триггеров снимается знакопеременное напряжениеочастоты 4,096 кГц и подается на второй регистратор 30.

Одновременно с Q -выхода четвертого триггера 27 импульсы поступают На второй вход второго логического элемента И 23, на первый в:}сод кото-; рого в это время подана 1 с выхода первого логического элемента И 22. С выхода рторого логического элемента И 23 эти импульсы поступают на С -вход счетчика 24, в который до этого было записано число импульсов выхода первого логического элемента И 22, пропорциональное входному напряжению измеряемого сигнала.

После заполнения счетчика 24 на его выходе появится сигнал 1, поступающий на второй формирователь 25 импульсов. Этим импульсом устанавливаются в О счетчик 24 импульсов, второй и четвертый триггеры 21 и 27 |И через логические элементы НЕ 26 и ИЛИ 31 пятый триггер 29. Таким обраIзом снимается с одного из входов третьего логического элемента И 28 сигнал Разрешение прохождения вы:сокочастотных импульсов с делителем 18 на четыре на счетные входы четветого и пятого триггерюв и 29.

Одновременно с этим запрещается также прохождениесимпульсов через второй логический элемент И 23 на вход счетчика 24, а через третий логический элемент И 28 - на входы четвертого и пятого триггеров 27 и .29,

В таком состоянии схема остается до прихода следующего Импульса глубины.

Таким образом, число импульсов напряжения N частоты 4,096 кГц, на Q -выходах четвертого и пятого триггеров 27 и 29 определяется, числом Н импульсов, пришедших от первого триггера 16 и записанных в счетчике 24 импульсов за время 0,25 с, и маке симально возможным числом импульсов, записываелвл в счетчик 24 / т. е. N N мрх - -2

Для противофазной работы четвертого и пятого триггеров 27 и 29 и первоначальной установки их в О их состояние-Q -выходи соединены соответственно с их Р -входами, а R -входы - с выходом второго форми рователя 25 импульсов либо непосредственно (четвертый триггер 27), либо через логические элементы НЕ 26 и ИЛИ 31(пятый триггер 29).

Таким образом, на второй регистратор 30 (магнитофон) поступают, с Q -выходов четвертого и пятого триггеров 27 и 29 пачки знакопеременного напряжения постоянной частоты Ц,096 кJУ , причем число периодов напряжения на выходах четвертого и пятого триггеров 27 и 29 равно

« Nmax-Nj.

и следовательно, определяется величиной напряжения на входе устройства, т. е. величиной измеряемого па; .

Запись на магнитофонт;1й носитель знакопеременного напряжения постоян ной частоты, определяемого величиной

измеряемого параметра, позволяет улуишнть метрологические характеристики схемы на низких частотах преобразования, т. при малых измеряемых сигналах, вызванных искажением формы записывае1 мх сигналов из-за неравноморности чайтотной характеристики магнитофона.

суг/юла пулдс

tAyguM6/