Устройство для автоматического регулирования порога дискриминации при акустическом каротаже скважин Советский патент 1986 года по МПК G01V1/48 

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин акустическими методами.

Цель изобретения - повып1ение помехоустойчивости и быстродействия устройства для регулирования порога дискриминации.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства; на фиг.2 - эпюры напряжений на выходе основных блоков.

Устройство содержит сумматор 1, компаратор 2, схему 3 совпадения, реверсивный счетчик 4, преобразователь 5 код - аналог, формирователь 6 окна измерения шума, блок 7 ускоренного набора, блок 8 ускоренного сброса, счетчики 9-11, преобразователь 12, код - аналог, мультиплексор 13 и схему 14 совпадения.

Устройство работает следующим образом.

На сумматор 1 подается напряжение, пропорциональное амплитуде сигнала от измерителя динамических характеристик, имеющегося в составе наземной аппаратуры.

Это напряжение с определенным весовым коэффициентом поступает на один из входов компаратора 2 и определяет порог дискриминации. Весовой коэффициент выбран так „i-что вероятность сбоя срабатывания компаратора на последующие фазы не вьппе той, при которой качество каротажного материала считается отличным.

10

15

20

25

30

При возрастании соотношения си нал - шум напряжение на выходе пр разователя 5 код - аналог уменьша и становится равным нулю. С этого мента порог дискриминации определя ется только амплитудой сигнала.

Частоты импульсов, поступающих вычитающий вход реверсивного счет ка, и весовой коэффициент передач сигнала сумматор 1 выбираются так что вероятность срабатывания комп тора от шума не выше допустимой.

Таким образом, в данном устрой стве при больших соотношениях сиг нал - шум порог дискриминации опр ляется амплитудой сигнала и устан ливается так, что обеспечивает ма лую вероятность пропуска вьщеляем фазы.

При уменьшении соотношения сиг нал - шум до некоторой величины п рог дискриминации определяется ур нем шума и устанавливается так, ч вероятность срабатывания от него н превосходит заданной величины. Т. данное устройство обьединяет в се положительное качество регулирово порога дискриминации по уровню шу и сигнала.

Интервал времени, на котором и ряется количество срабатываний от шума, задается импульсом (фиг.2, ра 15), вырабатываемым формироват 6 окна измерения. Этот отрезок вр ни в практике низкокачественного

Если амплитуда сигнала падает нас- акустического каротажа невозможно

только, что порог дискриминации становится соизмеримым с шумовыми выбросами, на суммирующий вход реверсивного счетчика 4 через схему 3 совпадения поступают импульсы, увеличивающие его содержание. Одновременно на его вычитающий вход с определенной частотой следования поступают сигналы сброса показаний.

Если количество импульсов, поступающих на суммирующий вход, прелвъта- ет количество импульсов сброса, напряжение на выходе преобразователя 5 код - а налог увеличивается, вызывая тем самым увеличение порога дискриминации. Это в свою очередь приводит к уменьшению количества срабатываний от шума. Этот процесс продолжается до тех пор, пока средние частоты импульсов на обоих входах реверсивного счетчика 4 не сравняются и не восстановится заданная вероятность правильного срабатывания.

5

0

5

0

При возрастании соотношения сигнал - шум напряжение на выходе преобразователя 5 код - аналог уменьшается и становится равным нулю. С этого момента порог дискриминации определяется только амплитудой сигнала.

Частоты импульсов, поступающих на вычитающий вход реверсивного счетчика, и весовой коэффициент передачи сигнала сумматор 1 выбираются так, что вероятность срабатывания компаратора от шума не выше допустимой.

Таким образом, в данном устройстве при больших соотношениях сигнал - шум порог дискриминации определяется амплитудой сигнала и устанавливается так, что обеспечивает малую вероятность пропуска вьщеляемой фазы.

При уменьшении соотношения сигнал - шум до некоторой величины порог дискриминации определяется уровнем шума и устанавливается так, что вероятность срабатывания от него не превосходит заданной величины. Т.е. данное устройство обьединяет в себе положительное качество регулировок порога дискриминации по уровню шума и сигнала.

Интервал времени, на котором измеряется количество срабатываний от шума, задается импульсом (фиг.2, эпюра 15), вырабатываемым формирователем 6 окна измерения. Этот отрезок времени в практике низкокачественного

акустического каротажа невозможно

сделать достаточно большим. Наиболее подходящим для этой цели является интервал времени между синхроимпульсом и сигналом (фиг.2, эпюра 16). Здесь имеется так называемая мертвая зона, в которую могут попасть только хвосты сигнала, излученного в предьщущем цикле. Этот отрезок вре мени небольшой, поэтому число попавших в него срабатываний компаратора весьма мало, а периодичность их поступления крайне неравномерна. I

Поэтому для получения достаточно объективной оценки средней частоты шумовых сбоев необходимо производить измерения . .в достаточно большом количестве тактов., для чего требуется большая емкость реверсивного счетчи- ка. Однако увеличение этих величин приводит к снижению быстродействия системы авторегулирования, вследствие чего она не может оперативно следить

за уровнем помех, что приводит к снижению помехоустойчивости.

Чтобы повысить быстродействие в устройство введены блок 7 ускоренного набора и блок 8 ускоренного сброса.

Блок 7 ускоренного набора состоит из двоичного счетчика 9 малой емкости и преобразователя 12 код - аналог, напряжение, с выхода которого поступа - ет на сумматор 1 . В обычном состоя-:. НИИ счетчик 9 обнулен, и его работа запрещена напряжением с выхода формирователя 6 окна измерения шума. Как только начнется интервал, на котором

измеряются шумовые выбросы, счетчик 9 15 чего не поступает. Это в свою очеразблокируется.

Первый пришедший с выхода схемы 3 совпадения импульс записывает в счетчике 9 единицу. При этом на выходе преобразователя 12 код - аналог по- 20 является ступенька напряжения, порог дискриминации снова становится больше входного сигнала, и компаратор выключается (фиг.2, эпюры 16-19).

Если напряжение выброса шума, про-25 уменьшение содержимого в должая возрастать, достигает нового порога дискриминации, компаратор снова срабатывает и выдает еще один короткий импульс. Эти процессы продолжаются до тех пор, пока шумовой выброс 30 переходит через экстремум (фиг.2, эпюра 16).

Таким образом, количество вьщавае- мых дискриминатором импульсов оказывается пропорциональным не только ко-35 время счетчики 10 и 11 не обнулятся, личеству попавших в окно измерения на выход мультиплексора 13 подключает- шумовых выбросов, но и. разности меж- ся следующий более младший разряд, ду их амплитудой и порогом дискриминации, вследствие чего содержимое

редь способствует ускоренному увеличению порога дискриминации. Если интервалы между двумя соседними срабатываниями компаратора (фиг.2, эпюра 22) от шума увеличиваются, счетчик 10 успевает досчитать до восьми, на его старшем разряде появляется потенциал, который проходит на выход мультиплексора 13 и вызывает

реверсивном счетчике 4 на единицу.. Одновременно этот импульс через нормально открытую схему 14 совпадения поступает на счетный вход счетчика 11 и вызывает запись в нем единицы. При этом в мультиплексоре 13 подключается к выгсоду следующий более младший разряд счетчика 10, потенциал на котором появляется через 4 такта. Если и за это

пересчитывающий входные синхроимпульсы на два. И наконец следующее переключение счетчика 11 вызывает подачу на вход мультиплексора 13 всех входных сигналов, т.е. реверсивный счетчик 4 начинает сбрасывать свои показания на единицу за каждый : такт

реверсивного счетчика 4 ускоренном темпе.

повышается в 40

По окончании окна измерения шума счетчик 9 и напряжение на выходе преобразователя 12 код - аналог сбрасываются до нуля, и к моменту прихода первого вступления сигнала .порог дискриминации получит приращени только за счет изменения содержимого реверсивного счетчика 4 (фиг.2, эпюра 20).

Для ускоренного сброса показаний при увеличении соотношения сигнал - шум служит блок 8 ускоренного сбросе, состоящий из двух счетчиков 10 и 11, мультиплексора 13 и схемы 14 совпадения. Импульсы, прошедшие на суммирующий вход реверсивного счетчика 4, вызывают обнуление счетчиков 10 и 11.

При этом мультиплексор 13 устанавливается в такое положение, при котором на выход пропускаются импульсы со старшего разряда счетчика 10, на счетный вход которого поступают синхросигналы, запускающие всю аппаратуру (фиг.2, эпюра 21). Если между двумя соседними сигналами на суммирующем входе реверсивного счетчика 4 проходит мало циклов измерения (на приведенном варианте блока 8 ускоренного сброса), счетчики 10 и 11 постоянно обнуляются, и на вычитающий вход реверсивного счетчика 4 ниуменьшение содержимого в

время счетчики 10 и 11 не обнулятся, на выход мультиплексора 13 подключает ся следующий более младший разряд,

редь способствует ускоренному увеличению порога дискриминации. Если интервалы между двумя соседними срабатываниями компаратора (фиг.2, эпюра 22) от шума увеличиваются, счетчик 10 успевает досчитать до восьми, на его старшем разряде появляется потенциал, который проходит на выход мультиплексора 13 и вызывает

реверсивном счетчике 4 на единицу.. Одновременно этот импульс через нормально открытую схему 14 совпадения поступает на счетный вход счетчика 11 и вызывает запись в нем единицы. При этом в мультиплексоре 13 подключается к выгсоду следующий более младший разряд счетчика 10, потенциал на котором появляется через 4 такта. Если и за это

5 время счетчики 10 и 11 не обнулятся, на выход мультиплексора 13 подключает- ся следующий более младший разряд,

0

пересчитывающий входные синхроимпульсы на два. И наконец следующее переключение счетчика 11 вызывает подачу на вход мультиплексора 13 всех входных сигналов, т.е. реверсивный счетчик 4 начинает сбрасывать свои показания на единицу за каждый : такт

5 (фиг.2, эпюра 23). Одновременно с подключением синхроимпульсов к выходу мультиплексора потенциал на старшем разряде счетчика Т1 закрывает схему 11 совпадения, запрещая даль0 нейшее прохождение импульсов на свой счетный вход.

Таким образом, блок 8 ускоренного сброса обеспечивает анализ интервалов поступления шумовых выбросов, и в зависимости от этого регулирует частоту импульсов на вычитающем входе реверсивного счетчика (фиг.2, эпюры 21-23).

При быстром уменьшении числа срабатываний от шума частота импульсов сброса.быстро возрастает, что приводит к быстрому уменьшению содержимого реверсивного счетчика 4 и уменьшению порога дискриминации, а следовательно и уменьшению вероятности пропуска Бьщеляёмой фазы сигнала амплитудным дискриминатором

Применение предлагаемого устройства позволит повысить качество каротажного материала за счет повьшения помехоустойчивости выделения первого вступления ситала на фоне акустических помех.

Формула изобретения

1. Устройство для автоматическог регулирования порога дискриминации при акустическом каротаже скважин, содержащее компаратор, первый вход которого является аналоговым входом устройства в целом, формирователь окна измерения шума, вход которого связан с запускающим входом устройства, и последовательно соединенные реверсивный счетчик и преобразователь код - аналог, отличающееся тем, что, с целью увеличения помехоустойчивости и быстродействия, в устройство введены схема совпадения, сумматор, блок ускоренного сброса и блок ускоренного набора, npii4eM у схемы совпадения один из входов связан с выходом компаратора и устройства в целом, а другой - с выходом формирователя окна измерения пгума, у сумматора первьА вход соединен с выходом измерителя амплитуды сигнала, второй - с выходом преобразователя код аналог, третий - с выходом блока ускорения набора, а выход - со вторым входом компаратора, у блока ускоренного набора счетный вход соединен с выходом схемы совпадения, а обнудяющий - с выходом формирователя окна измерения шума, у блока ускоренного сброса счетный вход соединен с входом формирователя окна измерения шума, обнуляющий вход - с выходом

схемы совпадения, а выход - с вычитающим входом реверсивного счетчика. 2. Устройство по п.1,о т л и - чающееся тем, что блок ускоренного набора состоит из последовательно включенных счетчика и преобразователя код - аналог, при этом синхровход счетчика является счетным, а R-вход - обнуляющим входами блока в целом, а выход преобразователя

код - аналог является его выходом.

3. Устройство по п,1, о т л и ч а- ю щ е е с я тем, что блок ускоренного сброса состоит из двух счетчиков,

25 мультиплексора и схег-ш совпадения, при этом у первого счетчика синхровход связан со счетным входом блока в целом и с одним из информационных входов мультиплексора, остальные ин30 формационные входы которого соединены с выходными шинами первого счетчика, R-вход объединен с R-входом второго счетчика и с обнуляющим входом блока в целом, у второго счетчи35 ка синхровход соединсш с выходом схемы совпадения, а выходные шины связаны с управляющими входами мультиплексора, у схемы совпадения первый вход связан с выходом мультиплексора

40 и с выходом блока в целом, а второй вход - со старшим разрядом второго счетчика.

/

0(п измеритмх ампттуд cutNOfla

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин акустическими методами и может быть использовано в аппаратуре акустического каротажа. Целью изобретения является повьшение помехоустойчивости и быстродействия устройства для регулирования порога дискриминации. В устройстве при больших соотношениях сигнал - шум порог дискриминации определяется амплитудой сигнала и устанавливается так, что обеспечивает малую вероятность пропуска выделяемой фазы. При уменьшении соотношения сигнал. - шум до некоторой величины порог дискриминации начинает определяться уровнем шума и устанавливается так, что вероятность срабатывания от него не превосходит заданной величины. Устройство объединяет в себе положительные качества регулировок порога дискриминации по уровню шума и сигнала. Это достигается путем введения в устройство, содержащее компаратор, формирователь окна измерения шума и последовательно соединенные реверсивный счетчик и преобразователь код - аналог, схемы совпадений, сумматора и для повьшения быстродействия блока ускоренного набора и блока ускоренного сброса. Блок ускоренного набора состоит из последовательно включенных счетчика и преобразователя код - аналог. Блок ускоренного сброса состоит из двух счетчиков, мультиплексора и схемы совпадения. Блок ускоренного набора позволяет сделать количество выдаваемых дискриминатором импульсов пропорциональным не только количеству попавших в окно измерения шумовых выбросов, но и разности между их амплитудой и рогом дискриминации, вследствие чего содержимое реверсивного счетчика повышается в ускоренном темпе. Блок ускоренного сброса обеспечивает анализ интервалов поступления шумовых выбро- Ьов и в зависимости от зтого регулирует частоту импульсов на вычитающем входе реверсивного счетчика. Устрой- ство позволяет повысить качество каг .ротажного материала за счет повышения помехоустойчивости выделения пер- . вого вступления сигнала на фоне акус тических помех. 2 з.п. ф-лы. 2 ил. i (Л С 00 -Nl СП

lput.2

Составитель Н.Журавлева Редактор И.Горная Техред Л.Олейник

Заказ 6830/42 Тираж 728Подписное

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

Корректор Л.Пилипенко