Устройство для измерения пористости пород Советский патент 1985 года по МПК G01N15/08 

2, Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем, что анализатор содержит первый и второй счетчики импульсов, счетные входы которых подключены к выходам соответственно первого и второго элементов И-НЕ первые входы которых соединены с тактовым входом анализатора, вторые ВХОДЫпервого и второго, элементов И-НЕ соединены с входом управления анализатора, третий вход второго элемента И-НЕ соединен с информационным входом анализатора, входы Сброс первого, и второго счетчиков импульсов соединены с входом начальной установки анализатора, входы разрешения счета первого и второго счетчиков импульсов подключены к входу разрешения измерения анализатора, выход переполнения первого счетчика импульсов соединет с входомзапрещения счета второго счетчика импульсов, выход запрещения счета которого соединен с входом запрещения счета первого счетчика импульсов.

3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что дискриминатор содержит компаратор, входы которого непосредственно и через интегрирующую цепь подключены к входу дискриминатора через истоковый повторитель, а выход компаратора соединен с выходом дискриминатора.

4.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок управления содержит одновибратор, прямой и инверсньй выходы которого через соответственно формирователи импульсов Сброс и Пуск соединены соответственно с первым и вторым вькодами блока управления, вход которого соединен с входом одновибратора.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОРИСТОСТИ ПОРОД, содержащее растровый электронный микроскоп, дискриминатор, генератор импульсов,анализатор и блок управления, о тличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него дополнительно введен синхронный Б -триггер, информационный вход которого соединен с выходом дискриминатора, тактовый вход подключен к выходу генератора импульсов и к тактовому входу анализатора,, единичный, выход синхронного D -триггера соединен с инфор- мационньм входом анализатора, вход управления которого соединен с выходом формирования прямого хода луча растрового электронного микроскопа, вход блока управления подключен к выходу формирования импульса запуска развертки растрового электронного микроскопа, выход видеосигнала которого подключен к (Л входу дискриминатора, а первый и второй выходы блока управления подключены соответственно к входам начальной установки и разрешения измерения анализатора.

1

Изобретение относится к области исследования пород-коллекторов, на нефть и газ и может быть использовано для определения структурных характеристик пород, например измерения пористости.

Известно устройство для измерения пористости пород, содержащее растровый электронный микроскоп, фотоаппарат, микрофотометр и вычислитель U j

Недостатками указанного устройства являются невозможность автоматизации процесса измерения и низка точность измерения.

Наиболее близким к изобретению является устройство, производящее автоматическое измерение количественных характеристик микрочастиц, содержащее растровый электронный микроскоп, дискриминатор, генератор импульсов, анализатор, блок управления, генераторы строчной и кадровой разверток, включенные между первым и вторым выходами блока управления, состоящего из формирователя гасящих импульсов, и входами блока выборки зоны анализа

блок синхронизации, включенный между генератором импульсов и одним из входов анализатора, электроннолучевые трубки, подключенные к выходам первого и второго видеоусилителей, причем первьй вход первого видеоусилителя соединен с другим входом анализатора и с выходом ключа, первый вход которого соединен с выходом блока выборки зоны анализй и с первым входом второго видеоусилителя, второй вход которого соединен с одним выходом сумматора, :другой выход которого через последовательно соединенную цепочку из усилителя и дискриминатора подключен к второму входу ключа, третий выход блока управления подключен к второму входу первого видеоусилителя, четвертый и пятый выходы подключены соответственно к третьему входу второго видеоусилителя и к входу предусилителя, причем входы сумматора через фильтр и

предусилитель подключены к выходу фотоэлектронного умножителя, который подключен к растровому электронному микроскопу 2J.

Недостатком известного устройства является низкая точность измерения характеристик микрочастиц, поскольку при значениях видеосигнала, близких к его среднему значению, шумовая компонента видеосигнала может вызвать появление на выходе дискриминатора ложных импульсов, которые воспринимаются анализатором как импульсы полезной информации.

Цель изобретения - повышение точности измерения пористости пород.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения пористости пород, содержащее растровый электронный микроскоп, дискриминатор, генератор импульсов, анализатор и блок управления, дополнительно введен синхронный D.-триггер, информационный вход которого соединен с выходом дискриминатора, тактовый вход подключен к выходу генератора импульсов и к тактовому входу анализатора, единичный выход синхронного р -триггера соединен с информационным входом анализатора, вход управления которого соединен с выходом формирования прямого хода луча растрового электронного микроскопа, вход блока управления подключен к выходу формирования импульса запуска развертки растрового электронного микроскопа, выход видеосигнала которого подключен к входу дискриминатора, а первый и второй выходы блока управления подключены соответственно к входам начальной установки и разрешения измерения анализатора.

При этом анализатор содержит первый и второй счетчики импульсов счетные входы которых подключены к выходам соответственно первого и второго элементов И-НЕ, первые входы которых соединены с тактовьтм входом анализатора, вторые входы первого и второго элементов И-НЕ соединены с входом управления анализатора, третий вход второго элемента И-НЕ соединен с информационiным входом анализатора, входы Сброс первого и второго счетчико импульсов соединены с входом начальной установки анализатора, входы разрешения счета первого и

второго счетчиков импульсов подключены к входу разрешения измерения анализатора, выход переполнения первого счетчика импульсов соединен с входом запрещения счета второго счетчика импульсов, выход запрещения счета которого соединен с входом запрещения счета первого счетчика импульсов.

Дискриминатор содержит компаратор, входы которого непосредственно и через интегрирующую цепь подключены к входу дискриминатора через истоковый повторитель, а выход ком5паратора соединен с выходом дискриминатора.

Кроме того, блок управления содержит одновибратор, прямой и инверсный выходы которого через соот0ветственно формирователи импульсов Сброс и Пуск соединены соответственно с первым и вторым выходами блока управления, вход которого соединен с входом одновибратора.

5

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство для измерения пористости пород содержит дискриминатор 1, .

0 содержащий истоковый повторитель, состоящий из транзистора 2 и резисторов 3-6, интегрирующую цепь, состоящую из резисторов 7 и 8 и конденсаторов 9-11, компаратор, состоящий из транзисторов 12-14, резисторов 15-25, диодов 26 и 27, операционного усилителя 28 и шин 29 и 30 положительного и отрицательного потенциалов источника напряжения;

0 блок 31 управления, содержащий одновибратор, состоящий из элементов И-НЕ 32 и 33, конденсатора 34 и резистора 35,. формирователь им-, пульсов Пуск, состоящий из тран5зистора 36, резисторов 37 и 38 и конденсатора 39, формирователь импульсов Сброс, состоящий из транзистора 40, резисторов 41 и 42 и конденсатора 43, и шину 44 поло0жительного потенциала источника напряженияJ анализатор 45, состоящий из счетчиков 46 и 47 импульсов и элементов И-НЕ 48 и 49, синхронный D -триггер 50, генератор 51

5 импульсов и растровый электронный микроскоп (РЭМ, имеющий выход 52 видеосигнала, выход 53 формирования прямого хода луча и выход 54

формирования импульса запуска развертки.

Устройство работает следующим образом.

Образец горной породы приклеивают токопроводяпщм клеем к съемному предметному столику РЭМ и помещают в рабочую камеру вакуумного универсального поста, где методом термического распыления на поверхность образца напыляют сначала пленку углерода толщиной несколько десятков ангстрем, затем пленку алюминия толщиной несколько сот ангстрем.

Предметньй столик с препарированным образцом помещают в рабочую камеру РЭМ и выводят РЭМ на рабочий режим. Устанавливаемое увеличение при этом определяется требованиями конкретного исследования.

При фотографировании нажатием кнопки Запуск развертки РЭМ вырабатывают импульс, запускающий на один период кадровую развертку РЭМ, в результате чего электронный луч начинает построчное сканирование по поверхности образца, т.е последовательное возвратнопоступательное перемещение по воображенным линиям (строкам) на квадрате наблюдаемой площадки образца, которые равноотстоят друг от друга и параллельны одной из сторон квадрата. Одновременно и по тому же закону уачинает движение луч на экране для фотографирования, формируя растр изображения.

С началом сканирования электронного луча видеосистема РЭМ формирует электрический видеосигнал, величина которого связана с наклоном элементарной площадки поверхности образца в точке Нахождения луча и поэтому характеризует рельеф образца.

С выхода, видеоусилителя РЭМ видесигнала, задающий яркость в каждой точке построчно формируемого изображения на экране РЭМ, поступает через истоковый повторитель на. интегрирующую цепь, которая вьщеляет постоянную составляющую видеосигнал

Компаратор осуществляет сравнени видеосигнала с его постоянной состаляющей так, что, когда видеосигнал меньще постоянной составляющей, на выходе компаратора сохраняется вы6

сокий уровень напряжения (логическая 1), когда видеосигнал больше постоянной составляющей - низкий (логический О). Таким образом, производится дискриминирование видеосигнала по его постоянной составляющей, благодаря чему вьщеляются участки образца, для которых видеосигнал меньше своей постонной составляющей, что на изображении соответствует темным участкам (впадинам) с яркостью меньше уровня средней яркости.

: Генератор 51 импульсов генерирует прямоугольные импульсы фиксированной частоты, которая выбирается с там расчетом, чтобы на один период кадровой развертки (время сканирования) приходилось 10 и более

импульсов генератора. Например, при периоде развертки 40 с частота генератора 30 кГц.

Логический сигнал с выхода дискриминатора 1 переписывается в синхровный В -триггер 50, синхронизируемый импульсами дискриминатора. При значениях видеосигнала, близких к его постоянной составляющей, шумовая компонента видеосигнала может

вызвать ложное срабатывание компаратора и появлений на выходе дискриминатора 1 ложных импульсов, которые, попав в счетный канал анализатора 45, проводят к ошибке измерения.

Синхронный D -триггер 50 предотвра-, щает прохождение ложного сигнала, так как установка логического уровня на выходе триггера по логическому уровню на входе р с выхода

дискриминатора 1 производится только по фронтам синхроимпульсов, а между фронтами значение сигнала на выходе триггера сохраняется. Логические сигналы с выходов D -триггера 50 и генератора 51 и с выхода 53 формирования прямого хода луча РЭМ поступают на входы элемента И-НЕ 49, благодаря чему импульсы генератора 51 проходят на выход

элемента И-НЕ 49 .только тогда, когда при прямом ходе луча видеосигнал меньше своей постоянной составляющей .

Параллельно логические сигналы

с выхода генератора 51 и с выхода 53 формирования прямого хода луча РЭМ поступают на входы элемента И-НЕ 48, благодаря чему

7

импульсы генератора 51 проходят на выход элемента И-НЕ 48 только при прямом ходе луча,

Формируемый в РЭМ при фотографировании отрицательный импульс Запуск развертки подается с его выхода 54 на вход блока 31 управления, вырабатьГвающего команды Сброс и Пуск счетчиков 46 и 47 анализатора 45. В результате этого операции фотографирования и измерения совмещаются. В исходном состоянии на выходе элемента И-НЕ 32 логический уровень нуля, на выходе элемента И-НЕ 33 логический уровень единицы. Ио фронту отрицательного импульса Запуск развертки с РЭМ запускается одновибратор. Он вырабатывает положительный импульс на выходе элемента И-НЕ 32 и отрицательный на выходе элемента И-НЕ 3 Им соответствуют отрицательный импульс на коллекторе транзистора 40 и положительный на коллекторе транзистора 36. Дифференцированием импульсов конденсаторами 43 и 39 выделяют отрицательные импульсы-управлния счетчиками, -приходящиеся на фронт (Сброс) и срез (Пуск), вырабатываемого одновибратором импульса. Таким образом, по сигналу Запуск развертки с РЭМ импульсом с выхода конденсатора 43 производя сброс показаний счетчика 46 и связанного с ним счетчика 47, а спуст отрезок времени, равный длительности импульса одновибратора, импульсом с конденсатора 39 - пуск счетчика 46. и связанного с ним счетчика 47. С этого момента счетчики . открыты по счетным выходам. Счетчик 47 суммирует импульсы с выхода элемента И-НЕ 49.

632078

Счетчик -46 суммирует импульсы с выхода элемента И-НЕ.

Поскольку на один период кадровой развертки приходится более 10 5 импульсов генератора 51, заполнение счетчика 46 (емкость 10 импульсов) наступает до окончания сканирования. При этом сигнал Переполнение с выхода счетчика 46 поступает на вход Стоп счетчика 47, останавливая его, а с выхода Стоп счетчика 47на вход Стоп счетчика 46, также останавливая его. Счет, начатый с нажатием кнопки Запуск развертки, прекращен.

Счетчик индицирует число импульсов генератора 51, выработанных за время измерения при прямом ходе луча, а счетчик 47 - ту их часть, что приходится на время, когда видеосигнал меньше своей постоянной составляющей. Так как развертка луча линейна (луч при прямом ходе перемещается с постоянной скоростью), то отношение этих показаний дает значение коэффициента пористости, определяемого как отношение площади участков изображения более темных, чем уровень средней яркости, ко всей площади изображения.

Поскольку счетчиком 46 набирается 10 импульсов, то счетчик 47 сразу индицирует значение коэффициента пористости.

Изобретение позволяет исключить ложные срабатьгаания счетчиков анализатора, что повьшает точность измерения пористости. Кроме того, так как в устройстве предусмотрено - совмещение процедур измерения и фотографирования и цифровой индикации измеренного значения коэффициента пористости, повьшается производительность измерений.