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

11

Изобретение относится к электроизмерительной технике, а именно к устройствам для измерения параметров нестационарных сигналов ядерного магнитного и квадрупольного ре- зонансов, и может быть использовано например, для измерения параметров сигнала свободной прецессии ядер исследуемого вещества при проведении ядерно-магнитного каротажа (ЯМК скважин горных пород.

Цель изобретения - повьшгение точности измерения параметров импульсных сигналов ядерно-магнитного резонанса .

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства для измерения параметров сигнала ядерно-магнитно/о резонанса; на фиг. 2 - временные диаграммы выходных напряжений в характерных точках устройства.

Устройство содержит зонд 1 ЯМК, блок 2 управления, приемник 3 сигналов свободной прецессии, нуль-орган 4, пиковый детектор 5, компаратор 6, ключ 7, первый и второй трехпо- люсный ключи 8 и 9, интегратор 10, блок 1 запоминания, схему 12 сравнения, формирователь 13 импульсов, триггер 14, блок 15 задержки импульса, блок 16 измерения амплитуды импульса и регистратор 1-7.

Устройство работает следующим образом .

В момент подачи сигнала Пуск с блока 2 управления на вход зонда поступает мощный 90-градусный радиоимпульс, и на выходе приемника 3 Появляется импульс свободной ядерной прецессии (эпюра 18 на фиг. 2), информативная часть которого изменяется по закону затухающей экспоненты.

Выходной сигнал приемника 3 постпает одновременно на вход ключа 7, нуль-органа 4, компаратора 6, пикового детектора 5, а также на вход блока 16 измерения амплитуды импульса. Пиковый детектор 5 выполняет операцию выделения и запоминания максимального значения U импульса (фиг. 2, эпюра 19), а с приходом следующего импульса осушествляет автоматический сброс предыдущего и запоминание нового максимального значения импульса.

На входе компаратора 6 напряжени сигнала сравнивается с напряжением

s

0

и и в момент достижения равенства максимального значения сигнала на выходе компаратора появляется перепад напряжения (фиг. 2, эпюра 20), который замыкает ключ 7. Через нормально замкнутые контакты первого трехполюсного ключа 8 на вход интегратора 10 поступает напряжение с выхода приемника 3, которое после интегрирования интегратором 10 изменя-. ется по закону нарастающей экспоненты (фиг. 2, эпюра 21).

Через нормально замкнутые контакты второго трехполюсного ключа 9 выходное напряжение интегратора 10 поступает на блок 1 1 запоминания-. На этом первый такт работы устройства заканчивается.

В момент времени t, когда выходное напряжение практически достигает нулевого значения, нуль-орган 4 своим выходным сигналом (фиг. 2,.эпюра 20) осуществляет сброс интегратора 10 в нуль через формирователь 13 5 и переключает трехполюсные ключи 8 и 9 в другое положение, подготавливая устройство ко второму такту работы.

При этом вход интегратора 10 через ключ 8 подсоединяется к выходу пикового детектора 5, а выход интегратора 10 через ключ 9 - к первому входу схемы 12 сраанения. На вход интегратора 10 поступает напряжение с выхода пикового детектора 5, и на выходе интегратора 10 во втором такте работы устройства образуется напряжение (фиг. 2, эпюра 21), изменяющееся по линейному закону.

Таким образом, на входы схемы 12 сравнения поступают напряжения с выхода блока 1 запоминания. Схема

12срабатывает, спустя время At от начала интегрирования (фиг, 2,эпюра 22), т.е. в момент равенства напряжений.

Выходной сигнал схемы 12 сравнения поступает на вход формирователя

13и вход блока 2 управления, сигнализируя Q6 окончании второго такта работы устройства и разрешая подачу следующего 90-градусного радиоимпульса на зонд 1,

На выходе формирователя 13 образуются два импульса (фиг, 2, эпюра 23) - первый по выходному сигналу нуль-органа 4 в момент времени Ьд, а второй по выходному сигналу схемы 12 сравнения, спустя промежу0

5

0

5

0

5

ток времени й, Поэтому на выходе триггера 14 образуется прямоугольный импульс (фиг. 2, эпюра 24),длительность icoToporo равна значению измеряемого параметра Т,.

Регистратор 17 фиксирует значение Т 2 и выводит информацию на индикаторное устройство.

Измерение начального значения импульса осуществляется следующим образом.

Промежуток времени ut поступает в блок 15 задержки импульса, который запоминает его длительность и воспроизводит в первоначальном виде (фиг. 2, эпюра 25) по сигналу с блока 2 управления в момент подачи 90-градусного радиоимпульса на вход зонда 1.

В момент окончания промежутка времени ut значение напряжения равно

(-.i )

АО 277Т83

где

АО значение начальной амплитуды сигнала свободной прецессии, так как . С помощью усилителя постоянного тока, который входит в состав блока 16, напряжение U, усиливается до значения АО в 2,7183 раз, запоминается при помощи пикового детектора и выводится на регистратор 17 (фиг. 2, эпюра 26),

Формула изобретения

Устройство для измерения параметров импульсных сигналов ядерного магнитного резонанса, содержащее зонд 0 ядерно-магнитного каротажа,соединенный с первым выходом блока управления и входом приемника сигналов свобод 5

20

0

2769694

ной прецессии, выход которого подключен к входу ключа, а также к одному из входов компаратора непосредственно, а к другому входу через пи- $ ковый детектор, выход компаратора подключен к входу управления ключа, интегратор, схему сравнения, триггер, выход которого подключен к первому входу регистратора, а выход приемниfO ка сигналов свободной прецессии соединен также через блок измерения амплитуды импульса с вторым входом регистратора, отличающееся тем, что, с целью повьппения точности

5 измерения, в него введены два трех- полюсных ключа, блок запоминания, формирователь импульсов, блок задержки импульса и. нуль-орган, причем нуль- орган соединен входом с вьпсодом приемника, а выходом с входами управления обоих трехполюсных ключей, два входа первого трехполюсного ключа соединены раздельно с выходом пикового детектора и выходом ключа, выход первого трехполюсного ключа через интегратор соединен с входом второго трехполюсного ключа, первый выход которого соединен с первым входом схемы сравнения, а второй выход через блок запоминания соединен с вторьм входом схемы сравнения, выход последней подключен к управляющему входу, блока управления и первому входу формирователя импульсов, второй вход которого соединен с выходом нуль- органа, причем выход формирователя импульсов подключен к входу сброса интегратора и через триггер к входу блока задержки импульса, управляющий вход которого соединен с вторым вы ходом блока управления, а выход блока задержки импульса подключен к входу управления блока измерения амплитуды импульса.

25

30

35

1

ff

ftflf

№

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения сигналов свободной прецессии ядер различных веществ при проведении ядерно-магнитного каротажа скважин горных пород. Целью изобретения является повьшение точности измерения параметров импульсных сигналов ядерно- магнитного резонанса. Эта цель достигается тем, что в устройстве используется один интегратор, работающий в двух тактах, благодаря чему погрешности, обусловленные нестабильностью его параметров, не сказываются на результатах измерения параметров сигнала. Применение метода интегрирования при измерении позволяет снизить влияние шумов и помех, присутствующих в выходном сигнале датчика. 2 ил. с б (Л О5 со 05