Устройство для измерения параметров импульсных сигналов ядерно-магнитного резонанса Советский патент 1986 года по МПК G01N24/08 

Изобретение относится к области электроизмерительной техники, точнее к устройствам для измерения параметров нестационарных си1; налов ядерного магнитного и квадрупольного резонан- сов,и может быть использовано, например 5 ДЛЯ измерения параметров сигнала свободной прецессии ядер исследуемого вещества при ядерно-магнитном каротаже скважин горных пород.

Цель - повьшение точности измерений.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство содержит зонд 1 ядер- но-магнитного каротажа, блок 2 управления, приемник 3 сигналов свободной прецессии, первый ключ 4 с первым интегратором 5, компаратор б, схему 7 сравнения, второй интег- ратор 8, первьш пиковый детектор 9, триггер 10, блок 11 деления временны интервалов, втор.ой ключ 12, второй пиковый детектор 13, усилитель 14 постоянного тока и регистрато-р 15.

Устройство работает следукщим образом.

В момент подачи сигнала Пуск с блока 2 управления на вход зонда 1

поступает мощный 90 -ныи радиоимпульс qn i i -,

, JO пренебречь (при t 7 Т, погрешность

(.при использовании, например, метода Z ,, ,„.

пренебрежения не превьшает 0л1%) и быстрого выключения поляризующего

поля) и на выходе приемника 3 появляется импульс свободной ядерной прецессии, информативная часть которого

35

считать выходное напряжение интегратора 5 установившимся со значением

изменяется по закону затухающей экспоненты вида

(1)

И5

(4)

U(i) A,

zi

Одновременно при этом на вход второго интегратора 8 поступает напряжение и,, от пикового детектора 9. Ингде АО -. начальное значение амплитуды сигнала свободной прецессии, непосредственное измерение которого не представляется возможным из-за задерж40

тегратор 8, начинает работать после импульса сброса, поступающего с инвертирующего выхода триггера 10, сое- огоякие которого изменилось по сигналу компаратора 6, На выходе интеграки сигнала, необходимой для затухания , Q образуется напряжение Ug(t), переходных процессоров в зомде 1 „,г,а,г,а „„и«й« „т г,о„,„г (мертвое время аппаратуры);

Т, - постоянная времени спада затухающей экспоненты или время спин- спиновой релаксации ядер исследуемого вещества;

t - время измерения. Выходной сигнал приемника 3 посту- пае т на пиковьш детектор 9, который вьтолняет операцию выделения и запоми

изменяющееся по линейному закону

t

,

1Й

UJt U

п,

иа

(5)

50

где

us

- постоянная времени интегратора 8.

При этом постоянные времени интеграторов 5 и 8 должны быть выбраны таким образом, чтобы вьшолнялось услонания макс -1мального значения Up им- ггг дьса, причем с приходом следующего ш пульса происходит автоматический сброс предыдущего значения U- и запо1 данание нового значения максимальной амплитуды.

Импульс, поступающий на один из входов KOjkfflapaTopa 6, сравнивается с напряжением Uj,, поступающим с выхода первого пикового детектора 9 на другой вход компаратора 6. В момент достижения сигналом U(t) максимального значения выходной сигнал компаратора 6 .замыкает ключ 4 и на вход первого интегратора 5 начинает поступать напряжение

иДП иоехр(-, (2)

которое после интегрирования интегратором 5 изменяется по закону нараста- яцей экспоненты

t

U, U,(( (3) и5 J И5 L гМ

где Т

Н5

- постоянная интегрирования

интегратора 5; t - время интегрирования. При времени интегрирования t Tg

(напримерj при t (5 - 7) Т) слагаеt 1Ф1М ехр(- ) в выражении (3) можно

пренебрежения не превьшает 0л1%) и

считать выходное напряжение интегратора 5 установившимся со значением

И5

(4)

Одновременно при этом на вход второго интегратора 8 поступает напряжение и,, от пикового детектора 9. Ин, Q образуется напряжение Ug(t „,г,а,г,а „„и«й« „т г,о„,„г

изменяющееся по линейному закону

t

UJt U

п,

иа

(5)

где

us

- постоянная времени интегратора 8.

При этом постоянные времени интеграторов 5 и 8 должны быть выбраны таким образом, чтобы вьшолнялось усло1э,мд т .. ч т наттпгичоп Т(5 -

TUB (например, Т

ну

И8

вие

7) Т,,)

Выходные напряжения обоих интеграторов подаются раздельно на оба входа схемы 7 сравнения, которая срабатывает, спустя время At от начала интегрирования, в момент равенства напряжений U и Ug(t). Приравнивая правые части выражений (4) и (5), определяем длительность промежутка времени At.

и„.и,,.,и,, (6)

И5 ив И5

ия где К V коэффициент пропорцио И5

нальности, определяемый значениями постоянных времени обоих интеграторов .

Выходной сигнал схемы 7 сравнения поступая на вход триггера 10, переводит его по Q-выходу в единичное состояние, а по Q-выходу - в нулевое. При этом выходное напряжение триггер

10осуществляет сброс обоих интеграторов 5 и 8 в О.

Как следует из (6), промежуток времени ut, на протяжении которого существует импульс на выходе схемы 7 сравнения, а следовательно и на выходе триггера 10, является мерой измеряемого параметра Tg. С выхода триггера 10 импульс длительностью ut поступает на вход блока 11 деления временного интервала, который осуществляет деление значения ut в К раз.

Блок 11 деления временных интерва лов представляет собой, например, цифровое устройство, содержащее генератор опорной частоты, делитель частоты, реверсивный счетчик с дешифратором, которое осуществляет заполнение счетчика импульсами генератора через делитель частоты с коэффициентом деления К раз,а считывание числа импульсов производится путем подачи импульсов от генератора непосредственно на реверсивный вход счетчика до момента его обнуления. Поэтому время считьшания будет в К раз менше времени записи ut.

Следовательно, на Q-выходе блока

11образуется импульс длительностью равной значению Tj, , в момент подачи на синхровход блока 11 импульса с блока 2 управления. Регистратор 15 осуществляет измерение длительности импульса на выходе блока 11 деления временных интервалов, т.е. значения

Т.Измерение начального значения А.

импульсов в предлагаемом устройстве происходит следующим образом.

В момент окончания импульса, равного по длительности Т , с инвертирующего выхода Q блока 11 на управляемый вход BToporg ключа 12 поступает импульс, замыкающий его, и на вход пикового детектора 13 поступает

напряжение U, (t), которое, изменяясь по экспоненциальному закону, имеет начальное значение Uj , равное

J, Aoe. I О /

г Ар

(7)

так как замыкание ключа 12 происходит в момент времени, спустя Т„ от момента подачи на блок 11 синхроимпульса с блока 2 управления.

Усилитель 14 постоянного тока с коэффициентом усиления К е 2,72 усиливает поступающее на его вход напряжение с выхода пикового детектора 13, в результате чего на второй вход регистратора 15 поступает напряжение, равное значению измеряемого параметра А входного сигнала.

30

Формула изобретения

Устройство для измерения параметров импульсных сигналов ядерно-магнитного резонанса, содержащее зонд ядерно-магнитного каротажа, блок уп- 35 равления, приемник сигналов, схему сравнения и регистратор, причем зонд соединен с выходом блока управления и входом приемника сигналов, о т - личающее ся тем, что, с це40

лью повьш1ения точности измерения, в

него введены первый и второй ключи, два интегратора, .компаратор, триггер блок деления временных интервалов, первый и второй пиковые детекторы и

5 усилитель постоянного тока, при этом выход приемника сигналов подключен к первому пиковому детектору, первому входу компаратора, второму ключу, а через первый ключ соединен с вхо50 дом первого интегратора, ьыход первого пикового детектора подключен к входу второго интегратора и второму входу компапатора, выход первого и второго интеграторов подключены

55.раздельно к двум входам схемы сравнения, выход которой соединен с одним из входов триггера, второй вход которого подключен к вьпсоду компаратоpa и управляющему входу первого ключа, инверсный выход триггера подключен к входам сброса первого и второго ин- TjsrpaTopoB, а прямой выход триггера к информационному входу блока деления временных интервалов, синхровход блока деления временных интервалов соединен с выходом блока управления.

Редактор Л.Гратилло

Составитель А.Кондратьев

Техред Л.Олейнш:; Корректор М.Самборская

Заказ 2119/37 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

.Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

прямой выход блока деления временных интервалов соединен с первым вхо дом регистратора, а инверсный выход- с управляющим входом второго ключа, выход которого через последовательно соединенные второй пиковый детектор и усилитель постоянного тока подклю чей к второму входу регистратора.

Изобретение относится к области электроизмерительной техники. Цель изобретения - повьшение точности измерения параметров импульсных сигналов ядерно-магнитного резонанса.Сущность изобретения состоит в том,что в устройство, состоящее из зонда ЯМК, соединенного с выходом блока управления и входом приемника сигналов, схемы сравнения и регистратора, дополнительно введены первый и второй ключи, два интегратора, компаратор, триггер, блок деления временных интервалов, первый и второй пиковые детекторы и усилитель постоянного тока. Применение интегрирования при обработке информационных сигналов в предлагаемом устройстве позволяет снизить влияние шумов и помех, при- сутствукнцих в выходном сигнале зонда. 1 ил. i (Я ю ю о ю