СПОСОБ ГЕНЕРИРОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ УПРУГИХ Советский патент 1970 года по МПК E21B47/14 G01V1/00 

Известны способы генернроваипя и.мпульсов упругих механических колебаний при акустическом каротаже скважин, заключающееся в разряде статической емкости пьезоэлектрнческого преобразователя, заряжаемой от иакопительной емкости блока иитаиия излучателя. Излучаемые ири этом в исследуемую среду импульсы упругих механических колебаний обусловлены затухающими колебаииямн механической систе.мы излучателя, которые возникают в результате скачкообразного изменения энергетнческого состояния преобразователя. Однако такие способы обладают рядом недостатков, препятствующих достижению необходимой точности и разрещающей способности акустических измерений. Во-первых, недостаточная амплитуда излучаемых колебаний при максимально возможном для данного излучателя напрял ении, вследствие одноразового энергетического воздействия иа пьезоэлектрический преобразователь, затрудняет выделение первого периода упругих колебаний, прошедщих через исследуемую среду. В зависимости от затухания в исследуемой среде возможно явление «пропуска цикла, заключающееся в том, что регистрирующее устройство срабатывает на последующих периодах приходящего сигнала. Во-вторых, из-за высокой добротности излучателей излучаемый импульс имеет значительную временную протяженность. Это прпводпт к нежелательному понижеипю частоты посылок, исключающей паложеиие предыдущих сигналов иа иоследуюилие. Длинный пмиульс ир1изодит к ухудшепию разрещающей способностп измере1ии 1, особенно при работе иа отражеине, когда необходимо выделить сигиалы, близкие по времени. В-третьих, частотный спектр изучаемого импульса довольно широк, что является недостатком прн некоторых впдах акустического каротажа. Получение радиоимпульса известным сиособом технически трудно достижимо. Цель данного изобретеиия - иовысить точность и разрешающую способность акустических измерений путем получеиня оптимальной для даиного вида акустических измереннй формы импульса упругих механических колебаний и увеличения амплитуды колебаний. Она достигается благодаря тому, что упругпе механические колебания возбуждают с помощью заряда и последующих быстрых перезарядов статической емкости пьезоэлектрического иреобразователя путем подключения пьезопреобразователя с помощью ключевых элементов к накопительным емкостям блока питания, заряженным наиряйчением противоиоложиой полярности.

Чтобы сообщить преобразователю механические колебаиия, необходимо выполнить условие и ,

где Тз- время заряда статической емкости пьезопреобразователя; Тцз -время перезаряда статической емкости; Го-иерпод частоты механического резонанса.

Выбор накопительной емкости должен быть произведен из условия:

СН.

где Спр-статическая емкость преобразователя;С„-величина накоиительной емкости,

что позволит получить Ьпр у н. где f/np - напряжеиие па пьезоэлектрическом преобразователе; f/ц-наиряженне на накопительной емкости. При этом воздействие на преобразователь возможно или разовое (цнкл заряд- одиночпый перезаряд), или многократное, в зависимости от требуемой формы импульса упругих колебаний для данного вида акустических измерений.

При этом возможио:

увелнчение амплитуды второй нолуволпы начального периода импульса упругих колебаний с нодавлением иоследуюп 1,их периодов, т. е. генерирование коротких акустических пмпульсов с повышеииой амилитудой колебаний;-, ;

увеличение любой полуволны последующих нериодов имиульса (иолучение «ренерного имнульса в нзлучаемом пакете колебаний);

получение радионмиульса упругих колебаний требуемой длительиости.

Чтобы увеличить амплитуду колебаний, осуществляют синфазную нодачу носледующнх энергетических воздействий отиосительно колебаний, возникилих под действием предыдущих, и наоборот, если носледующ.ие энергетические воздействия будут находиться в протпвофазе, амнлитуда уменьшится.

Для выработки радиоимпульса производят синфазное энергетическое воздействие отиосительно колебаний, возникших под действием иредыдущих возбужденнй, однако рост амплитуды, после окончания нереходного нродесса, компенснруется внутренними потерями в преобразователе, что приводит к постоянству амилитуды. Так как преобразователь возбуждается иа резоиаисной частоте мехапнческой системы, амплитуда механических колебаний увеличивается примерно в Q раз но сравнению с однночнымп воздействнями (где Q-добротность мехаиической системы излучателя) .

На фиг. 1 показана блок-схема устройства геиерироваипя имиульсов упругих механических колебаиий ио предлагаемому способу; на фиг. 2 - эиюра генерирования короткого акустического импульса; иа фиг. 3 - генерирование «реперного импульса в излучаемом пакете упругих колебаиий; на фиг. 4 иоказаио генерирование радиоимпульса упругих колебаний.

Устройство для генерирования имнульса со-:стоит из пьезоэлектрического преобразователя /, накопительных емкостей 2 н 3, ключевых элементов 4 и 5, узлов управления 6 и 7 ключевыми элемеитами, генератора 8 частоты следования. /7с-напряжение на ньезонреобразователе, А - амнлитуда упругих колебаний.

Пьезоэлектрический иреобразователь (излучатель) иериодическн с помощью ключевых элемептов 4 и 5 1ереключается на наконительные емкостн 2 и ,3, иротнвоположпо заряженные.

Предмет н з о б р е т е и и я

Способ генерирования импульсов упругих мехаиических колебаний при акустическом каротаже скважии, при котором возбуждают уиругие механнческне колебания с иомощыо заряда статической емкости пьезопреобразователя от накопительной емкости, отличающийся тем, что, с целью новыщения точности и разрешающей способиости измерений акустических нара.метров горных пород, периодически перезаряжают статическую емкость

пьезопреобразователя путем подключения преобразователя к протпвоположиым полюсам двух заряжепиых накопительных емкостей. .

Puz.l

fuz.Z

fuz.