Измеритель отношения интенсивностей двух случайных импульсных потоков Советский патент 1986 года по МПК G01V5/04 

1

Цзобре.тепик относится к измери- rejiJiHoft технике, может бить использовано в аппаратуре для измерения отношения интенсивностей потоков им- нульсов и преимущественно в аппаратуре радиоактивного каротажа сквалин

Цель изобретения - повышение точности измерения.

На фиг.1 дана структурная схема предлагаемого измерителя; на фиг.2 - эпюры сигналов в отдельных точках схемы.

Измеритель содержит делители 1 и 2 частоты, одновибраторы 3-6, элементы И 7 и 8, источник 9 постоянного напряжения, управляемый двухполюсный ключ 10, дозирующие конденсаторы 11 и 12, конденсатор 13 памяти, операционные усилители 14 и 15, резистор 16, управляемые однополюсные нормально разомкнутые ключи 17 и 18, диоды 19 и 20, входы 21 и 22 измерителя и выход 23 измерителя.

Входы делителей 1 и 2 частоты сое динены с входами 21 и 22 измерителя, а выходы - с входами одновибраторов 3 и 4 соответственно. Первые входы элементов И 7 и 8 соединены с первыми выходами одновибраторов 3 и 4 соответственно, вторые входы -,р... рыми выходами одновибраторов 4 и 3 соответственно, а выходы - с входами одновибраторов 5 и 6 соответственно . Первый полюс ключа 10 соединен с источником 9, второй - с входом усилителя 14, первой обклад кой конденсатора 13 и анодом диода. 19, управляющий вход - с выходом од- новибратора 6 и управляющим входом ключа 18, а центральная точка - через конденсатор 11 с шиной нулевого потенциала. Выход усилителя 14 соеди нен с выходом 23 измерителя, второй обкладкой конденсатора 13 и через резистор 16 - с сигнальным входом ключа 17, управляющий вход которого подключен к выходу одновибратора 5, а выход - к входу усилителя 15, сигнальному входу ключа 18 и катоду диода 20, анод которого соединен с катодом диода 19 и первой обкладкой конденсатора 12, вторая обкладка которого соединена с выходами усилителя 15 и ключа 18.

На фиг.2 приведены временные диаграммы: 24 - последовательность импульсов на выходе делителя 1 частоты; 25 - последовательность импульсов на выходе делителя 2 частоты;

to

15

20

25

30

812

2b - последовательность импульсов на втором выходе одновибратора 3;

27- последовательность импульсов на втором выходе одновибратора 4;

28- последовательность импульсов на выходе элемента И 7; 29 - последовательность импульсов на выходе элемента И 8; 30 - последовательность импульсов на выходе одновибратора 5; 31 - последовательность импульсов на выходе одновибратора 6; 32 - величина заряда на конденсаторе 12; 33 - импульсы зарядного тока через конденсатор 13; 34 - импульсы разрядного тока через конденсатор 13; 35 - сигнал на выходе 23 измерителя .

Измеритель работает следуюп им образом.

На вход делителя 1 частоты с входа 21 измерителя поступает случайный импульсный поток интенсивностью т, а на вход делителя 2 частоты с входа 22 измерителя - случайный импуль сный поток интенсивностью mt. Делители 1 и 2 частоты преобразуют поступившие на их входы последовательности импульсов в короткие импульсы (фиг.2, диаграммы 24 и 25) с интенп сивностями

n, и п,т4/Кг,

(I)

35

40

45

50

55

где К , К j. - коэффициенты деления делителей 1 и 2 соответственно .

Импульсы с выходов делителей 1 и 2 частоты поступают на входы одновибраторов 3 и 4 соответственно. Одновибраторы 3 и 4 работают в ждущем режи- ме. При отсутствии сигналов на их входах сигналы на их первых входах соответствуют логической 1 а на вторых - логическому О. Одновибраторы 3 и 4 срабатывают по переднему фронту поступивших на их входы импульсов с делителей 1 и 2.частоты, генерируя на своих вторых выходах импульсы длительностью TO , соответствующие логической 1 (фиг.2, диаграммы 26 и 27), которые поступают на вторые входы элементов И 7 и 8 соответственно. На первые входы этих элементов поступают сигналы с первых выходов одно- вибраторов 4 и 3, инверсные сигналам на их вторых входах. Элементы И 7 и 8 при наличии сигналов, соответствующих логической }, на обоих своих входах вырабатьгеают на своих выходах импульсы, соответствующие логичес31

кой 1 (фиг.2, диаграммы 28 и 29), которые поступают на входы одновибра- торов 5 и 6 соответственно, Одновиб- раторы 5 и 6 срабатывают по переднему фронту поступивших на их входы импульсов, в результате чего на их выходе генерируются импульсы длительностью Го -(фиг,2, диаграммы 30 и 31) которые поступают на управляющие входы ключей 17, 10 и 18.

Таким образом, сигналы, соответствующие логической 1, на выходах одновибраторов 6 и 5 повторяют сигналы, соответствующие логической 1 на выходах одновибраторов 3 и 4 соответственно, если эти сигналы не перекрываются во времени. В случае перекрытия последних во времени, тот из сигналов, который появился позже, сдвигается во времени на врем их перекрытия.

Таким образом, потоки импульсов с интенсивностями т и т на входах 21 и 22 измерителя преобразуются в потоки не совпадающих во времени импуль- сов длительностью То с интенсивнос- тями п-1 и Па на выходах одновибраторов 6 и 5 соответственно.

Пусть в некоторый момент времени напряжение на конденсаторе 13 памя- ти равно и. Тогда под воздействием каждого импульса с выхода одновиб- ратора 5 ключ 17 замыкается и дозирующему конденсатору 12 через резис- ГОр 16 и диод 20 сообщается заряд q, равный

-2-Т

R

где R - сопротивление резистора 16.

Если в промежутке между двумя выходными импульсами одновибратора 6 появится N импульсов одновибратора 5, то величина заряда на конденсаторе 12 ступенчато увеличивается (ф иг.2, диаграмма 32). Накопленная в промежутке между импульсами одно- вибратора 6, а следовательно, и в промежутке между импульсами делителя 1 частоты величина заряда Q составляет:

Q qN

-I- г.

При появлении импульса с делителя 1 частоты появляется импульс одновибратора 6, от которого срабатывают ключи 10 и 18. Ключ 10 подключает дозирующий конденсатор 11 к вхо81 ..

ду усилителя 1А. При этом конденсатору 13 сообщается заряд Qa, равный

Q 2 ЕС,(4)

где Е - напряжение источника 9; С - емкость конденсатора 11.

Одновременно ключ 18 замыкается, соединяя выход и вход усилителя 15 (фиг.2, диаграмма 33). На выходе последнего устанавливается .нулевой потенциал, диод 20 з акрывается и конденсатор 12 разряжается через диод 19 на вход усилителя 14, снимая с конденсатора 13 заряд 0.

Очевидно, что в равновесном состоянии средние величины зарядов (фиг.2, диаграмма 34), сообщаемых конденсатору 13 и снимаемых с него, одинаковы, т.е. или с учетом

(3) и (4)

ЕС,

(5)

Поскольку среднее число N импульсов одновибратора 5 в промежутке между импульсами одновибратора 6 равно отношению интенсивностей импульсных потоков с выходов делителей 1 и 2 частоты

(6)

п ..

С учетом (1), (2) и (5) получаем

(2)

„ Е С R Кг.т к7тг

(7)

40

45

50

55

Следовательно, напряжение на конденсаторе 13, а следовательно, и на выходе 23 измерителя пропорционально- отношению интенсивностей импульсных потоков на входах 21 и 22 измерителя .

Длительность То импульсов одновибраторов 3 и 6 выбирается такой, чтобы дозирующие конденсаторы 11 и 12 за это время успели полностью перезаря- I диться. Изменением коэффициентов ; . К и Кг. деления выбирается требуемый масштаб измерения.

Формула изобретения

Измеритель отношения интенсивностей двух случайных импульсных потоков, содержащий последовательно включенные первый вход, первый делитель частоты и первый одновибратор, последовательно включенные второй вход, второй делитель частоты и второй одновибратор, источник постоянного напряжения, управляемый двухполюсный ключ, первый полюс которого подключен к выходу источника постоянного напряжения, первый операционный усилитель, вход которого подключен к. второму полюсу управляемого двухполюсного ключа, первый дозирующий конденсатор, одна обкладка которого подключена к центральной точке управляемого двухполюсного ключа, а другая - к шине нулевого потенциала, конденсатор памяти, включенный между входом и выходом первого операционного усилителя, резистор, один вывод которого подключен к выходу первого операционного усилителя и выходу измерителя , первый управляемый однополюсный нормально разомкнутый ключ, сигнальный вход которого подключен к другому выводу резистора, второй операционный усилитель, вход которого подключен к выходу первого управляемого однополюсного нормально разомкну того ключа, второй управляемый однополюсный нормально разомкнутый ключ, сигнальный вход и выход которого подключены соответственно к входу и выходу второго операционного усилителя, второй дозирующий конденсатор, первая обкладка которого подключена к выходу второго операционного усилителя, первый диод, анод которого подключен к входу первого операционного усилителя, а катод - к второй обкладке второго дозирующего конденсатора, и второй диод, анод которого подключен к катоду первого диода , а катод - к входу второго операционного усилителя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, он содержит первый и второй элементы И, первые входы которых подключень к первым выходам соответственно первого и второго одновибраторов, а вторые входы.- к вторым выходам соответственно второго и первого одновибраторов, тре- тий одновибратор, вход которого подключен к выходу первого элемента И, а выход - к управляющему входу первого управляемого однополюсного нормально разомкнутого ключа, и четвертый одновибратор, вход которого подключен к выходу второго элемента И, а выход - к управляющим входам .управляемого двухполюсного ключа и второго управляемого однопоаросного нормально разомкнутого ключ.

4ZH

22

Изобретение относится к измерительной технике, может быть использовано в аппаратуре для измерения отношения интенсивностей потоков импульсов, преимущественно в аппаратуре радиоактивного каротажа скважин. Целью изобретения является повышение точности измерения. Измеритель содержит два делителя частоты, четыре од- новибратора, источник постоянного на- .пряжения, управляемый двухполюсный ключ, два дозирующих конденсатора, конденсатор памяти, два операционных усилителя, резистор, два управляемых однополюсных нормально разомкнутых ключа и два диода. Высокая точность измерения отношения интенсивностей потоков импульсов обусловлена возможностью дозаряда .второго дозирующего конденсатора под действием импульсов второго Одновибратора в случае совпадения их во времени с импульсами первого одновибратора. 2 ил.