Устройство для определения момента прихода акустических сигналов Советский патент 1986 года по МПК G01V1/52 

Фиг.1 Изобретение может быть использовано при геофизических исследованиях скважин, в частности в аппаратуре акустического каротажа. Известны устройства, предназначенные для помехоустойчивого выделения первых вступлений волн акустического каротажа. Все они, в основном, имеют, временную селек цию сигнала, обеспечивая более или менее узкое окно стробировання, и в каждом одним из основных узлов является амплитудный дис криминатор или пороговый каскад, срабатываюишй по первому вступлению полуволны сигнала или по первому переходу через нуль. Для надежного выделения сигнала пороговый каскад имеет определенный порог срабатывания по положительной или отрицательной полуволне сигнала, превышающий уровень шумов и помех. При превышении порога помехой, она вызывает срабатывание порогового каскада. Наиболее близким к предлагаемому являет ся устройство для определения момента прихода акустических сигналов, содержащее источник сигналов, усилитель, пороговый каскад и регистратор, в котором была реализована схема автоматического измерения щумов и регулирования уровня порога. Обладая некото рым преимуществом по сравнению с нерегули руемыми дискриминаторами в помехозащищен ности, она имеет и ряд недостатков. Прежде всего, при частоте сигнала порядка 20 кГц, при изменении уровня срабатывания, вносится динамическая ошибка, по времени, доходящая до четверти периода колеебания основного сигнала, т. е, 12 мкс. Такая ошибка недопустима и поэтому уровень срабатывания должен бБ1ТЬ постоянным и равным нулю, т. е. желательно срабатывать по первому переходу через нуль. Кроме того, данная схема не исключает сбоя при случайных импульсных помехах. Целью предлагаемого изобретения является увеличение надежности и точности выделения сигналов на фоне помех. Поставленная цель достигается тем, что в устройство дополнительно введены регулируемый усилитель, регулируемый фильтр частот, формирователь и схема И, причем выход схемы И подключен к регистратору, первый вход через формирователь и усилитель-ограни читель подключен к источнику сигналов, а второй вход через пороговый каскад, фильтр низких частот и регулируемый усилитель также пйдключен к источнику сигналов.. В одном. канале двухканальной схемы выделения переходов через нуль исследуемый сигнал максимально усиливается, формируется и поступает на схему И, а в другом канале сигнал усиливается и через фильтр низкой частоты и пороговый каскад подается на ту же схему И. Таким образом, прошедший через фильтр сигнал очищается от импульсных помех и высокочастотных составляющих, выделяется пороговым каскадом и открывает схему И, между тем как на второй вход с схемы И поступает сформирюванный максимально усиленный сигнал, и на выходе схемы И появится сигнал, сформированный по переходам через нуль синусоидального сигнала, причем при изменеши порога дискриминации время появления сформированного на выходе схемы И сигнала не изменяется, отсюда схема надежно защищена от действия импульсных помех, а также исключена временная ошибка выделения сигнала. На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы волнового пакета. Устройство состоит из источника сигналов 1, усилителя-ограничителя 2, регулируемого усилителя 3, фильтра 4, порогового каскада 5, формирователя 6, схемы И 7 и регистратора 8, Все элементы имеют известные схемные решения. ПоступаюШая от источника сигнала 1 . .информация акустического каротажа представляет собой радиоимпульс (волновой пакет) сложной формы на фоне всевозможных стационарных и всевозможных импульсных помех, отличающийся от полезного сигнала по частоте и амплитуде. Обычно приемный тракт подвержен высокочастотным импульсным помехам, нарушающим работу устройств обнаружения первого вступления волнового пакета. На фиг, 2 показаны временные диаграммы волнового пакета 9, где переход через нуль находится в точке а на фоне импульсной помехи, появивщейся перед первым вступлением точки б. При обычном пороговом выделении сигнала помеха будет зафиксирована как сигнал, так как ее амплитуда превышает уровень первого вступления. По1 тупивцшй волновой пакет усиливается усилителем: 2 (временная диаграмма 10), формируется по амплитуде каскадом 5 (диаграмма 11) и поступает на схему И 7. Усиленный усилителем,3 сигнал поступает на фильтр 4 (диаграмма 12). Регулируя частоту среза фильтра, более высокочастотные составляющие сигнала ослабляются и наблюдаются фазовые сдвиги (запаздывание до 90 ) сигнала. На временных диаграммах 12, 13 пунктиром показан уровень срабатьтания порога каскада 5 (диаграмма 13). Ослаблганые помехи не достигают уровня срабатывания каскада 5 , между тем как первое вступлени более низкочастотного сигнала воздействует на пороговый каскад 5, на выходе формируется сигнал. Сформированный на выходе каскада 5 сигнал не стабилен по времени. Время переднего фронта его изменяется при изменении амплитуды сигнала при регулировк порога (регулируя, например, коэффициент усиления усилителя 3). Поэтому использовать этот сигнал как информацию первого вступления невозможно. Однако при подаче его на второй вход схемы И 7 на выходе схемы И при совпадеНИИ импульсов формирователя 6 и каскада 5 сформируется импульс J4, передний фронт 4- которого по времени совпадает с первым переходом через нуль волнового пакета 9. (точка а). Импульс 14 с выхода схемы И 7 запускает регистратор 8 (регистрирующий импульс 15, фронт которого соответствует первому вступлению волнового пакета). Таким образом, устройство обеспечивает надежное выделение полезного сигнала, на фоне помех. Кроме того, устройство может достаточно надежно выделить, например, поперечную волну при акустическом каротаже, если ее частота в 1,5-2 раза ниже частоты продольной волны.

УСТГОЙСТЮ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОМЕНТА ПРИХОДА АКУСТИЧЕСКИХСИГНАЛОВ, содержащее источник сигналов, усилитель, пороговый каскад и регистратор, отличающееся тем, что, с целью увеличения надежности и точности выделения полезных сигналов на фоне помех, дополнительно введены регулиремый усилитель, регулируемый фильтр частот, формирователь и схема И, причем выход схемы И подключен к регистратору, первый вход через формирователь и усилитель-органичитель подключен к источнику сигналов, а второй вход через пороговый каскад, фильтр низких частот и регулируемый усилитель также подключен к источнику сигналов.^€

flAA

л

юП/ П

м