Способ фиксации базового уровня импульсного сигнала и устройство для его осуществления Советский патент 1989 года по МПК G01T7/00 G01V5/04 

пульсный поток (передаваемый по одной из жил каротажного кабеля) накладываются квазисинусоидальная наводка, обусловленная питанием импульсного нейтронного излучателя переменным потоком по двум остальны жилам кабеля.

Необходимость устранения искажений амплитудного распределения передаваемого импульсного сигнала обусловлена тем обстоятельством, что в нем содержится информация об энергетическом распределении гамма-квантов, возбуждаемых нейтронным импульсом в веществе околоскважинного . пространства. При непосредственной регистрации многоканальным амплитудным анализатором указанного информационного импульсного сигнала, его амплитудное распределение будет размыто квазисинусоидальной помехой, что не позволит выделить пики фотопоглощения исследуемого гамма- излучения, а следовательно, не дает возможности производить качественны и количественный анализ элементого состава вещества околоскважинного пространства. Для сохранения амплитудного спектра передаваемого импульсного сигнала компенсация помех должна осуществляться для каждого из передаваемых импульсов, причем из амп;г1иту;}ного значения импульса должно вычитаться не усрепнен11ое значение помехи (равное нулю в данном/случае), а ее прогнозируемое реальное значение.

На фиг. I приведена функциональная схема устройства для фиксации базового уровня импульсного сигнала,, а на 4я1г. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу. I

Устройство содержит входную шину Г, разделительный конденсатор 2, согласующий резистор 3, дифференцирующий усилитель 4, операционный усилитель 5, блок выборки хранения 6, блок задержки 7, управляемый ключ 8, интегрирующий усилитель 9 и блок формирования импульсов блокировки 10.

Разделительный конденсатор 2, один вывод которого является входом устройства и подключен к входной пшне 1, подключен другим вьшодом через согласующий резистор 3 к общей шине (на чертеже позицией не обозначена) и к инвертирующему входу операционного усилителя 5, выход которого подсоединен через блок формирования импульсов блокировки 10 к управляющему входу управляемого ключа 8 и через Последовательно соединенные блок задержки 7 и размыкаемый контакт управляемого ключа 8 к входу интегрирующего усилителя 9,

Q подключенного к прямому входу операционного усилителя 5 и через диффе- рёнцирунмций усилитель 4 - к информационному входу блока выборки-хранения 6, управляющий вход которого

5 соединен с управляющим входом управляемого ключа 8, а выход подклю- ,чен через замыкаемый контакт управляемого ключа 8 к входу интегрирующего усилителя 9.

0 Блок формирования импульсов блокировки 10 содержит входной резистор И, подключенный к инвертирующему входу операционного усилителя 12. Анод диода 13 и катод диода I4 сое5 динены с выходом операционного усилителя 12, а кат.од диода 13 и анод диода 14 через резисторы 15 и 16 сортветственно, подключены к инвертирующему входу операционного уси0 лителя 12, прямой вход которого сое динен с общей шинойо Катод диода 13 и анод диода 14 подключены к прямому входу компаратора 17 и к инвертиру- кицему входу компаратора 18 соответственно. Инвертирующий вход компаратора 17 и прямой вход компаратора 18 соединены с клеммами 19 и 20, на которые подаются опорные уровни положительного и отрицательного напряже.- ний соответственно, меньшие по абсолютной величина минимальной амплитуды информационных импульсов напряжения. При появлении на входе блока формирования импульсов блокировки 10 положительного импульса срабатывает компаратор 17, а при появлении отрицательного - компаратор 18. Положительные импульсы компараторов 17 и 18 объединяются в элементе ИЛИ 21, выходной сигнал которого Запускает

Р одновибратор 22, длительность выходного импульса которого выбирсается несколько большей (иа время задержки в блоке задержки 7)1длительностк. информационных импульсов напряжения

На выходах 23 и 24 блока формирования импульсов блокировки 10 возникают соответственно разделенные положительные и отрицательные информа0

5

5

5

ционнв1е импульсы, которые подаются

далее на обработку в дифференци- альные амплитудные анализаторы. На jвыходах-25 и 26 появляются положительные импульсы, свидетельств5пощие о принадлежности очередного импульса первому (выход 25), либо второму (выход 26) информационному каналу (детектору).

Блок задержки 7 задерживает информационные импульсы на время срабатывания управляемого ключа 8 и предотвращает их прохождение на вход интегрирующего усилителя 9.

На фиг. 2 изображены следующие сигналы: на диаграмме 27 .- квазиси- : нусоидальная помеха на входной шине 1; на диаграмме 28 - информационный импульсный сигнал на входной шине 1; на диаграмме 29 - сигналы на вьгходе блока формирования импульсов блокировки 10; на диаграмме 30 - импульсы сигнала помехи, возникающие на выходе операционного усилителя 5 при прохождении информационных импульсов напряжения и складывающиеся по амплитуде с последними; на диаграмме 31 - импульсы компенсации прогнозируемого сигнала помехи, вычитающиеся из суммы сигнала и помехи на выходе операционного усилителя 5.

Устройство работает следзпощим образом.

В отсутствие информационных импульсов управляемый ключ 8 находит- ся в положении, указанном на фиг. 1. При этом устройство восстанавливает базовый уровень и компенсирует ква- зисинусоидальную помеху A(t) с постоянной времени t g,iCgf/Y., где Rg.y и Cgj сопротивление и емкость элементов соответственно резистора и. конденсатора интегрирующего усилителя 9, а К - коэффициент усиления операционного усилителя 5 по первоR j

му входу, причем К

R

5 i

При достаточно высоком быстродействии устройства фиксации базового уровня ( с « Т, где Т - период квазисинусоидальной помехи) помеха на выходе операционного усилителя 5 будет практически отсутствовать, а сигнал на прямом входе рперационного усилителя 5 и на входе дифференцирующего усилиКтеля 4 с коэффициентом будет

К т- J

повторять сигнал помехи A(t). Диф64014 , 6

ференцирующий усилитель 4 вычисляет

производную входного сигнала, т.е.

осуществляет линейный прогноз изме- нения сигнала помехи. При этом ндпряжение на его выходе

U4 ГГТ Пусть в момент ti появился очеред- информационный импульс (диаграмма 28 на фиго .), при этом под действием выходного импульса блока формирования импульсов блокировки 10 длительностью ® (диаграмма 29 15 на фиг. 2) замкнется на время действия импульса замыкаемый контакт управляемого ключа 8„ Одновременно в блоке выборки - хранения 6 будет зафиксировано (на время S) напряже- 20 ние

U(t/) j -f-yR -jC., A (t,-).

25 Это напряжение поступает на вход интегрирующего усилителя 9, на выходе которого напряжение будет изменяться по закону

30 tJ,(t, ) (t,-) +--f-|i- ei-J A (t,)At. V-/ ff-3

где 0 4t б .

При условии R. C. - 9.( 9 $ сигнал компенсации прогнозируемой помехи на выходе операционного усилителя 5 будет иметь вид (диаграмма 31 на фиг. 2):

40

Uy() + At rA(t;+ А ()

В это же время сигнал помехи на выходе операционного усилителя 5 (диаграмма 30 на фиг. 2)

и.;. ( d t) -KA(ti + At)

Алгебраическая сумма значений сигнала помехи и сигнала компенсации на выходе операционного усилителя 5 имеет вид:

&U(ti+ it) .U(t;+4t) + ( ut) KrA(ti+ A (ti)at - A(t. + At).

Разлагая последний член в квадратных скобках в ряд Маклорена и ограничи-

ваясь квадратичным членом разложения, получаем

uU(ti+ it)-|A(ti)(ut)

Если A(f.) Aosinort, то uU(ti+ ut)i: I Cwftt/lsinttt

ifCt- it/

При отсутствии компенсации прогнозируемого значения помехи, что имеет место в прототипе, погрешность фик- .сации базового уровня будет обусловлена в основном линейным членом разложения, т.е.,

UU(tc+ ut)| в |A(ti,- A(ti+At )li (t)&t Aott at tcosuiti ) .

Поскольку в реальных условиях u 2. . a б 10 с, то предлагаемое устройство обеспечивает подавление синусоидальной помехи A(t) по сравнению с прототипом в

2 -- 32 (раза), а подавление реально

воздействующей квазисинусоидальной помехи обеспечивается более, чем на порядок.

Формула изобретени

1с, Способ фиксации базового уровня импульсного сигнала, состоящий в том, что производят компенсацию помехи в интервалах между импульсами информационного сигнала, путем вычитания .из текущего значения помехи сигнала, пропорционального измеренному ее значению, о.тличаю- щ и и с я тем, что, с целью повышения точности, в момент прохождени

импульсов информационного сигнала для вычитания используют сигнал, спрогнозированный по значению помехи

в интервале между импульсами информационного сигнала.

2. Устройство для фиксации базового уровня импульсного сигнала, содержащее разделительный конденсатор,

один вьшод которого является входом устройства, операционный.усилитель, элемент задержки, общую щину, интегрирующий усилитель, блок формирования импульсов блокировки, первый и

второй выводы которого являются соответствующими выходйми устройства, управляемый ключ с размыкаемым контактом и согласующий резистор, один вывод которого соединен с общей шиной и другой вьшод подключен к другому выводу разделительного конденсатора и к инвертирующему входу операционного усилителя, подсоединенного выходом к входу блока формирования

импульсов блокировки и через после- довательно соединенные элемент задержки и размыкаемый контакт з прав- ляемого ключа к входу интегрирующего усилителя, выход которого подключен

к прямому входу операционного уси- ли тёля, а третий выход блока форми-: рования импульсов блокировки соединен с управляющим входом управляе- мого ключа, отличающееся тем, что, в непо введены дйфференци- рующий усилитель и блок выборки - хранения, а управляемый ключ выполнен двухполюсным и снабжен замыкае- контактом, подсоединенным вход- ным выводом к выходу блока выборки - хранения, управляющий и информационный входы которого подключены соот- , ветственно к выходам блока формирования импульсов блокировки и диффе- ренцирующего усилителя, подсоединенного входом к выходу интегрирующего усилителя

Изобретение относится к ядерной электронике, а именно к каротажным гаммаспектрометрическим системам с импульсными нейтронными излучателями. Цель изобретения - повьшение точности за счет подавления квазисинусоидальной помехи В устройство ;введена цепь из последовательно сое-, диненных дифференцирующего.усилителя и блока выборки - хранения, вход ко- торой подключен к выходу интегрируИзобретение относится к ядерной электронике, а именно к каротажным гаммаспектрометрическим информационно-измерительным системам, работающим с импульсными нейтронными излучателями . Целью изобретения янляется повышение точности за счет подавления квазисинусоидальной помехи в течеющего усилителя и выход - к входу интегрирующего усилителя через введенный замыкаемый контакт управляемого ключа. Сигнал на выходе дифференцирующего усилителя и на прямом входе операционного усилителя 8 будет повторять сигнал помехи, а пбме- ха на выходе последнего будет практически отсутствовать, при этом дифференцирующий усилитель вычисляет производную входного сигнала, т.е. осуществляет прогноз помехи, а это значение запоминается в блоке выборки - хранения. При поступлении на вход информационного сигнала замыкается замыкаемый контакт управляемого ключа, при этом спрогнозированное значение помехи с выхода блока выборки - хранения поступает на прямой вход операционного усилителя и вычитается из входного сигнала, содержащего информационное сообщение и помеху, что позволяет подавить квазисинусоидальную помеху и снизить искаж1ение амплитудного спектра информационного сигнала. 2 с,п. ф-лы, 2 ил. ние интервалов времени передачи информационных импульсов. Данный способ позволяет выделять импульсы пуассоновского потока на фоне квазисинусоидальной помехи практически без искажения закона амплитудного распределения потока импульсного потока. Такой сигнал имеет место при импульсном нейтронном каротаже скважин, когда на имi (Л со. О

Редактор Н. Коляда Заказ 4901

Составитель В. Костюхин

Техред М.Моргентал Корректор Т. Колб

Тираж 483

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по.изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 1t3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина,,101

Подписное