Акустическое устройство для определения глубины и состояния скважин в горных породах Советский патент 1989 года по МПК E21B47/04 E21C39/00 

4

СП

4

Изобретение относится к горному делу и позволяет повысить точность и оперативность определения глубины и состояния скважин на горно-добьшаю- щих предприйтиях, Устр-во содержит формирователь 1, цифровой блок 2, коммутатор 3, генератор 4 зондирующих импульсов, приемоизлучатель 5, усилитель 6, элемент 7 временной, селекции, амплитудный дискриминатор 8, электронно-лучевую трубку (ЭЛТ) 9, генератор 10 развертки и элемент 11 задержки. Устр-во работает в импульсном реж1ме и режиме синхрокольца. В первом случае формирователь 1 через коь{мутатор 3 запускает генератор 4, которьш возбуждает приемоизлучатель 5, Последний принимает отраженные сигналы (с) и посылает их через усилитель б на элемент 7 временной селекции. Элемент 7 формирует времен5Ё

Шиг.1

ную зону запрета для прохождения отраженных С на входы ЭЛТ 9 и амплитудного дискриминатора 8. Отраженный С, превысивший уровень дискриминации, останавливает счет импульсов в цифровом блоке 2 путем запрета работы формирователя 1. Па цифровом табло блока 2 фиксируется расстояние до дефекта. По фазе отраженных С и их дли- те льности на экране ЭЛТ 9 определяют характер дефекта. Режим синхрокольца

1

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и предназначено для маркшейдерского контроля глуОины и состояния взрывных скважин на горно-добывающих предприятиях.

Цель изобретения - повьш1ение точности и оперативности.

На фиг. 1 приведена структурная схема ycтpoйcтвa на фиг. 2 и 3 - вр менные диаграммы его работы.

Устройство содержит формирователь 1 гшпульсов, тактовый выход которого соединен со счетным входом цифрового блока 2, состоящего из счетчика и цифрового табло (не показаны). Выход формирователя 1 соединен с первым входом коммутатора 3, выход которого соединен с входом генератора 4 зонди рующих импульсов (ГЗИ)., Выход ГЗИ 4 через приемоизлучатель 5 соединен с сигнальным входом усилителя 6, выход которого соединен с входом элемента 7 временной селекции, выход которого соединен с входом амплитудного дискриминатора 8 и вертикально- отклоняющими пластинами электроннолучевой трубки (ЭЛТ) 9. Выход коммутатора 3 также соединен с входом разрешения формирователя 1 импульсов, с входом установки нуля цифрового блока 2, с модуляционным входом усилителя 6, управляющим входом элемента 7 временной селекции и через генератор 10 развертки - с горизонтально-отклоняющими пластинами ЭЛТ 9 Выход амплитудного дискриминатора 8 соединен через элемент 11 задержки

применяется для повьшшния длительности свечения С на экране ЭЛТ 9 и отождествления С с показателями блока 2. Коммутатор 3 переключается на связь с элементом 11. Запуск гене ратор а 4 осуществляется С от интересующего оператора препятствия, расстояние до которого зафиксировано в блоке 2. Применение устр-ва позволяет исключить применение контрольной скважины, 3 ил.

с вторым входом коммутатора 3 и с запрещающим входом формирователя 1 импульсов. Второй выход элемента 7 временной селекции соединен с вторым входом генератора 10 развертки.

Устройство работает в импульсном режиме и в режиме синхрокольца.

В импульсном режиме синхроимпульсы с выхода фомрирователя 1 поступают на первый вход коммутатора 3, с выхода которого подается сигнал на вход разрешения счета формирователя 1 импульсов, и тактовые импульсы от него поступают на счетный вход цифрового блока 2, Сигналы с выхода коммутатора 3 также запускают ГЗИ 4, который возбуждает приемоизлучатель 5, в результате чего в скважину посылаются зондирующие импульсы с периодом Т (фиг. 2а),

Отраженные от геологических нарушений (дефектов) и забоя сигналы (фиг. 26) возвращаются на приемоизлучатель 5, затем усиливаются в усилителе 6 и поступают на вход элемента 7 временной селекции, который запускается при каждой посыпке зондирующего импульса сигналом с выхода коммутатора 3 и формирует временную зону Р запрета для. прохождения отраженных сигналов на амплитудный дискриминатор 8 и вертикально-отклоняющие пластины ЭЛТ 9. Величина зоны плавно регулируется в пределах от О до Т. При этом амплитуда всех отраженных сигналов, попавших в эту зону на выходе элемента 7 становится равной нулю, и они исключаьэтся из даль

3145

нейшей обработки полученной информации.

Элемент временной селекции включает в себя ждущий мультивибратор, который запускается сигналом с коммутатора 3, и электронный ключ (не показаны), управляемый импульсом-(фиг.2г) с выхода ждущего мультивибратора. Отраженный сигнал, превысивщий уровень дискриминации (фиг. 2в, ж), поступает на вход прекращения счета,формирователя 1, который прекращает посылать тактовые импульсы, и на цифровом табло блока 2 появляется информация о расстоянии до дефекта. На экране ЭЛТ 9 видны сигналы, отраженные от дефектов и забоя, которые дают наглядное представление об их характере. По фазе отраженных сигналов и их длительности определяют характер дефекта. При отражении от сужения ствола скважины или от сплощного забоя первая полуволна сигнала наблюдается в отрицательной фазе, а при отражении от трещины или открытого конца скважины - в положительной фазе,

Для визуального отождествления местоположения одного из сигналов на экране ЭЛТ 9 с показаниями цифро- вого блока 2 и для повышения длительности их счечения на экране ЭЛТ 9 за счет увеличения частоты их повторения применяется режим синхроколь ца. Отличия этого режима от классического метода синхрокольца (частотно-импульсный метод) заключается в том, что измерение расстояния до дефектов и забоя определяется по времени прохождения акустического импульса туда и обратно (импульсный метод), а затем ГЗИ 4 осуществляется сигналом, отраженным от интересующего нас препятствия, расстояние до которого отображено на цифровом табло. В режиме синхрокольца схема устройства работает следующим образом.

Коммутатор 3 переключается оператором для соединения его второго входа с выходом,.при этом первьй вход отключается- В этом случае на вход ГЗИ 4 подается единичный импуль для запуска устройства в данном режиме ,

Дополнительно в этом режиме в ра- 55 боте участвует элемент 11 задержки, который осуществляет задержку сигнала с выхода амплитудного дискриминатора

0

д g 25

Q

40

45

50

55

8 плавно (ручная регулировка) в пределах от О до 9 .

В качестве элемента 11 использован ждущий мультивибратор с дифференцированием заднего фронта его выходного импульса.

Применение регулируемой задержки позволяет совместно с временной селекцией выделить на экране ЭЛТ 9 только один исследуемьй сигнал и измерить его амплитуду, фазу и длительность с целью определения характеристик дефекта ствола скважины, а также определить до него дальность с помощью цифрового блока 2,

В случае необходимости, когда от- раженньм сигнал имеет сложную форму, для более детального изучения его можно растянуть на весь экран ЭЛТ 9. При этом осуществляют запуск генератора iO развертки по второму входу от второго выхода элемента 7 (задним фронтом импульса ждущего мультивибратора) . Для этого первый вход генератора 10 отключают и увеличивают его скорость развертки,

Предложенное устройство позволяет фиксировать эхограммы на магнитной и фотопленке при использовании соответствующей аппаратуры.

Применение изобретения позволяет снизить энергозатраты и вес, упростить конструкцию устройства, повысить оперативность в изучении состояния скважины и точность определения расстояния до ее дефектов в сложных геологических условиях, сократить трудозатраты за счет отсутствия необходимости в применении контрольной скважины.

Формула изобретения

Акустическое устройство для определения глубины и состояния скважин в горных породах, содержащее формирователь импульсов, тактовый выход которого соединен со счетным входом цифрового блока, генератор зондирующих импульсов, выход которого через приемоизлучатель соединен с входом усилителя, модуляционньй вход которого подключен к входу генератора зондирующих гшпульсов, амплитудный дискриминатор и генератор развертки, выход которого соединен с горизонтально-отклоняющими пластинами электронно-лучевой трубки, первый вход

подключен к входу генератора зонди- рующих импульсов и входу установки нуля цифрового блока, отличающееся тем, что, с целью повьппе- ння точности и оперативности, оно снабжено коммутатором, элементом задержки и элементом временной селекции, причем выход формирователя импульсов соединен с первым входом коммутатора, выход которого подключен к входу генератора зондирунщих импульсов, входу разрешения счета формирователя импульсов и управляющему

,t

и

Импульсный режим

Уровень ducffpuMUffauuu

и

Продень ducffpt/Ht/Hotiav

jL : -, -и

т вит IM «ии

И(Й«ИШЪУ/ИЛ««ИАЛЛ

Л1

и

и

Уровень ducffpt/fit/Hoiiuu

Vи

входу элемента временной селекции, сигнальный вход которого соединен с выходом усилителя, второй выход соединен с вторым входом генератора раз вертки, а первый выход подключен к вертикйльно-отклоняющим пластинам электронно-лучевой трубки и входу {амплитудного дискриминатора, выход Которого соединен с управляющим вхо дом формирователя импульсов и входом элемента задержки, выход которого подключен к второму входу коммутатора .

fefKUH синлро/(олы4а

лЛА/ч

в

В

в

шИ/Ци

фиг.г

Запуск развертки S/fTu ПИ син)(

,«|1 «|имМм«М

, у

Запуск развертки З/ГТи ГЗИ 8pexuf№ СМ

(лЦ

а

- тъ

. --

Г-/

г-г

Г Л

аа8е(акко&

Замскрллввраки ft ЛВ r««f

Зааиек ГЗНврюкинв

синкроко ьца с