Регистратор фазокорреляционных диаграмм Советский патент 1980 года по МПК G01V1/52 

1

Изобретение относится к устройствам для регистрации информации акустического каротажа tAK) в форме непрерывных фазокорреляционных диаг- 5 рамм и может быть использоъано при скважичных сейсмоакустических исследованиях.

Известно устройство для записи информации АК на фотоносителе в форме {0 непрерывной фазокорреляциочной.диаграмкы (ФКД) методом переменной плотностй l. Регистра-лор включает в себя модулируемый по яркости электроннолучевой индикатор (ЭЛИ), опти- . ческую систему для проецирования (ОСП) яркостных меток на фотоноситель, механизм протяжки фотоносителя синхронно с движением скважинного снаряда в масштабе записи диаграм- д кы, датчик скорости каротажа, даафрагму оптической системы, регулируемую выходными сигналами датчика скорости. При записи ФКД лроисходит накопление нескольких принимае х пос- js ледовательно сигналов вследствие суперпозиции на фотоносителе накладалвающихся друг на друга изображений яркостных меток, спроецированных с экрана ЭЛИ. Для уменыдення влияния

изменения кратности накопления на оптическую плотность почернения фотоносителя, что приводит к снижению четкости и р аз репе нн ости записи и как следствие - точности, измерения, исходной сигнал датчийа скорости движения лентопротяжного механизма управляет диафрагмой объектива оптической систе ьа 2,

Недостатком устройства является трудность обеспечения высокой точности управления механизмом диафрагмирования при широком диапазоне изменения кратности накопления, что приводит к появлению сшибок измерения кинематических параметров упругих олн. Устройство требует применения специальных peгyлиpyeNЫX диаф рагм, что усложняет оптическую систему проецирования изображения. Кроме того, наличие подвижных механических элементов передачи движения к диафрагме, а также многократных перестроек механизма диафрагмирования в аппаратуре, предназначенной для эксплуатации в полевых условиях, приводит дополнительно к снижению точности измерения и .нaдeжнocтJ paбP ты. ..., ---:-.,. . -г.л :--.. -...Г.-. -,--. -:--... . :- - . - . ., i . .. , . , Наиболее близким к пред.г.агаемому техническому решению является устройство регистрации ФКД, которое содержит модулируемой по яркости ЭЛИ, ОСП яркостных MevoK, механизм протяжки фотоносителя синхронно с движением скважинного снаряда в масштабе записи диагратимы, формирователь сигналов загиси ФКД стандартной длительности и амплитуды {датчик скорости каротажа, сумматор сигналов записи ФКД и регулировки амплитуды подсве-та З . Подобными ре гистраторами снабжены для записи ФКД отечественные станции типа ЛАК,ЗвукАКН, В этих устройствах для получени качественных диаграмм при изменении кратности накопления в зависимости о скорости протяжки фотоносителя регул амплитуду подсвета и ток луча электроннолучевой трубки (ЭДТ) , соответствующим образом калибруя шка лы регулировок. При К-кратной суперп зиции экспозиций Э, соо аемых фотоносителю при каждбм засвете, суммарная экспозиция Э равна Э S3.-K3. t--i Выбором соответствующего положени регулировок подсвета и яркости луча стремятся реализовать зависимость Э.-.(К1 э,к. При этом оказывается что Э 9о, т.е. экспозиция становится независимой от кратности накопления. Здесь Эд - значение экспозиции, обеспечива ющей получение необходимой для качес венной интерпретации ФКД оптической плотности записи на фотоносителе. Ка либровка шкал регуляторов яркости ЭЛТ определяется модуляционной харак теристикой трубки, т,е. зависимостью яркости свечения экрана Яд от задающего ток катода напряжения, где ТГ коэффициент, характеризу ющий не:линейность модуляционной хара теристики, в большинстве случаев ,5, Недостатком устройства является снижение точности измерения при боль ших вариациях кратности накопления, связанное с видом модуляционной хара теристики, ЭЛТ от экземпляра к экземпляру имеют большой разброс модуляционных характеристик и меняются со временем К тому же ЭЛТ по виду зависимости f(U) не аттестуются. Это делает производимую калибровку шкал регу ляторов весьма неточной. Нелинейность модуляционной характеристики ЗДТ приводит к увеличению в /у- раз ошибки установки требуемой яркости трубки, вызываемой погрёшнос тью подаваемого на модулятор напряжения:Ms - .V- A1J , Я. и где д и/и - относительная ошибка, вызванная неточностьк калибровки шкалы, погрешностью работы датчика скорости и и т,д. Целью изобретения является повышение точности измерения кинематических параметров акустических импульсов и надежности работы регистратора. Цель достигается тем, что выход датчика скорости каротажа подключен к преобразователю скорости в кратность, выход преобразователя через блок имитации яркости однократного засвета экрана индикатора соединен с одним из входов cxeNW сравнения, перед экраном индикатора установлен -фотоприемник считывания яркости эталонного пятна, выход которого соединён с другим входом схемл сравнения, а ее выход через блок формирования эталонного пятна переменной яркости соединен со входом сумматора. На фиг, 1 представлена блок-схема регистратора фазо-корреляционных диаграмм; на фиг, 2 - модуляционная характеристика ЭЛТ и форма подаваемого модулирующего напряжения; на фиг, 3 - пример реализации блока формирования эталонного пятна переменной яркости; на фиг, 4 - графики, поясняющие работу блока формирования эталонного пятна переменной яркости %ia фиг, 5 - графики, поясняющие работу регистратора ФКД, Регистратор ФКД содержит модулируег ий по яркости электроннолучерой ин- . дикатор 1, преобразователь 2 скорости каротажа в кратность накопления, блок 3 формирования эталонного пятна переменной яркости, фотоприемник 4, блок 5 имитации однократного засвета ЭЛТ, схему сравнения б, cyMf-iaTOp 7, датчик 8 .скорости каротажа. Электроннолучевой индикатор 1 предназначен для отображения поступающей информации в виде модулированных по яркости меток. Модулятор индикатора соединен с выходом сумматора 7, Информадия с экрана ЭЛИ проецируется с помощью оптической системы на фотоноситель и записывается в виде непрерывных линий фазовой корреляции , Преобразователь 2, соединенный с выходом датчика скорости каротажа, выполнен в виде датчика кратности накопления (ДКН) и выдает скгнал , пропорциональный кратности накопления сигналов на фотоносителе. Датчик реализован в виде фотоэлектрического преобразователя (ФЭП), установленного на вгшу лентоп{)6тяжного механизма.

Ширина В1х1рез(/в на кодирующем, диске Ф5Г1 равна размеру по вортикап.и спроеиироваикой на фотоыоситель яркостной отметки ЭЛТ.Размер засвечивае 1ого на фотоносителе участка (вдоль длинной стороны каротажной диаграммы) можно задавать Например, шириной щелевой диаграммл, корорую устанавливают поперек диаграмь« вблизи поверхности фотоносителя. Длину щели выбирают равной размеру изображения развертйи луча на экране ЭЛТ. Диск освещается диафрагмируемым пучком света от строботронов, коммутируеьых с частотой запуска излучателей скважинного снаряда. При такой реализации ДКН выходной сигнал преобразователя 2 представляет последовательность импульсов, количество которых равно измеряемой кратности.

Блок 3 (БФ) предназначен для формирования на экране ЭЛТ засвета в форме пятна эталонной переменной яркост 1. Пятно формируется в интервале времени, априорно свободном от появления полезного сигнала. Блок реализован в виде генератора ступенчатого 1апряжения (ГСН) смещения модуляционной характеристики ЭЛТ с наложением на каждую ступень импульса подсвета стандартизованной длительности и амплитудл. Амплитуда сигнала подсвета выбирается равной амплитуде импульсов, подавaeNbix на вход регистратора для записи ФКД(фиг. 1).

На фиг. 2 показана форма сигналов .на выходе блока БФ и соответствующее ей изменение во времени яркости эталонного пятна. ГСН может ыбть илполнен, например, на основе известной cxeNtJ, построенной по принципу преобразования результата последовательного счета импульсов в напряжение с помощью цифроаналогового преобразователя.

Пример реализации формирователя сигналов переменной яркости показан на фиг. 3, где 9 - генератор ступенчатого напряжения, 10 - дифференцирующая цепь (ДЦ), 11 - стандартнаатор импульсов по длительности и амплитуде (СИ), 12 - сумматор.

По команде Начало счета ГСН начинает формирова1ние ступенчатого напряжения. Перепады напряжений каждой ступеньки дифференцируются цепочкой ДЦ и запускают стандартизатор 11, реализуемый в виде ждущего генератора импульсов. Сформированные импульсы суммируются затем в сумматоре 12 с сигналом ГСН и поступают на вход сумматора 7. (фиг. D; Для прекращения нарастания напряжения ГСН служат управляющие команды Конец счета

и Сброс .

На фиг. 4 приведены графики, поясняющие перечисленную последователье несть преобразований: а - сигналы команды Ч1ачало счета , еь - формируемые в ГСН импульоы, преобразуемое в ступенчатое напряжение, в - напряжение на выходе ГСН, г - сигнал команды Конец счета , д - сигнал коь анды Сброс, е - импульсы на выходе ДЦ, ж - импульсы на выходе СИ;

3- импульсы на выходе сумматора- 12.

Фотоприемник 4 устанавливается перед экраном ЭЛТ.в зоне изображения эталонной отметки переменной яркости

0 и преобразует яркость в пропорциональное ей напряжение. В качестве фотоприемника может быть использован полупроводниковый фотоэлемент, например, фотодиод. Известно, что свето-

5 вая характеристика такого фотоприемника линейна с высокой точностью в широком диапазоне входных воздействий. Поэтому связь между выходным напряжением фотоприемника и переменной

0 яркостью эт;алонного пятна на экране электроннолучевой трубки Я ыражается зависимостью:

5

где К фп - коэффициент пропорциональности. Выход фотоприемника соединен с одним из входов cxeNbi сравнения б (фи г. 1) .

Блок 5 имитации (НИ) яркости од0нократного засвета ЭЛТ предназначен для формирования напряжения, имитирующего по амплитуде сигнал на выходе фотоприемника, идентичного фотоприеуяику ФП 4, при яркостипятна, рав5ной Яо/К, где Яр - яркость пятна, которой соответствует экспозиция однократного засвета фотоносителя, равная Эо. Блок реализуется в виде делителя опорного.напряжения, образованного цифровыми управляеь Лми сопротив0лениями (ЦУС) и низкоомным- по сравнению с ЦУС сопротивлением нагрузки. Амплитуда источника опорного напряжения выбирается равной напряжению ма выходе фотоприемника 4 при яркости

5 эталонного пятна, равной Яо, т.е.

При напряжение на выходе блока

0 имитации равно:

р эт-М

Выход блока имитации подключен ко второму входу cxeNEJ сравнения 6.

5

Схема 6 предназначена для сравнения выходных напряжений .фотоприемиика

4и блока 5 и формирова-1ия сигнала

команды Конец счета

(фиг. 3) i

в момент их равенства. Это происходит, когда яркость становится

60 равнйй Яо/К. Параметры современных .фотоприемников таковы, что определяемая ими а.тлитуда опорного напряжения-( Кфп Яо) может оказаться недостаточной для стабильной работы реализуемой практически блока 5. Поэтому при увеличении, в М раз для неизменности условий сраба тывания сравнения 6 в фотопре мник вводят масштабный усилитель с коэффициентом усиления М, 7 предназначен дпя сложения сигналов записи ФКД, стандарти зованных по длительности и амплитуде и напряжерия, вырабатываемого блоком 5, Он может быть реализован в виде активной или пассивной схеьы с общей нагрузкой. Выход сумматора подключен к модулятору яркости ЭЛТ. Работа регистратора происходит следующим образом. В исходном состоя нии на вход регистратора подс1ются сигналы записи ФКД, стандартизованные по длительности и амплитуде. Нап ряжение на выходе блока имитации однократного засвета равно (пропорционально) кратности накопления К , измеренной в предадущем 1-ци1сле рабо ты ДКН: UjH . Напряжение смещения, вырабатывае мое блоком 3, сумг/нруется с сигналайи записи ФКД в. сумматоре 7, На экра не ЭЛТ сформировано эталонное пятно яркости, при которой напряжение ифр оказывается равным « Поэтому пэт-i Яд/К.Такую же яркость на экране ЭЛТ создают сигналы записи ФКД: .Яг1эт - . Суммарная экспозиция, сообщаемая фотоносителю яркостной отметкой при К.,- - кратном накоплении на фотослое, равна 3--S3,-к. i-H и не зависит от кратности. После декодирования следующего по казания ДКНна выходе блока 5 устанавливается напряжение По команде Сброс (фиг. 3), выра батываемой, например, ДКН после дек дарования измеренной кратности К происходит сброс прежнего значения напряжения смещения на модуляторе я кости ЭЛТ (на выходе блокаЗ), Затем формируется команда Начало счета (фиг. 3) , по которой напряжение смещения на модуляторе яркости ЭЛТ и соответствующая ему яркость этало нрго пятна начинают возрастать. Соо ветственно увеличивается напряжение на выходе фoтoпpиe Iникa 4, При раве стве напряжений ифп- .на вы ходе-cxeivbi сравнения 6 формируется сигнал команды Конец счета (фиг для окончания дальнейшего увеличени ступенчатого напряжения смещения 3. Так как амплитуда сигналов записи ФКД выбирается равной импульсам под света ЭЛТ, формируемым в блоке 3, то создаваемые ими отметки на экране ЭЛИ имеют такую же яркость: Ясэ. . 1+ 1+-1 При этом суммарная экспозиция Э,...э„1 .., т.е. остается постоянной при измене-нии кратности. Работа регистратора ФКД поясняется графиками на фиг. 5: а и б - сигналы команд Сброс и Начало счета , в - напряжение на выходе блока 5 при i и i+1 - циклах работы ДКН, г сигналы записи ФКД, д - напряжение на выходе сумматора 7, е - изменение яркости эталонного пятна и сигналов записи ФКД, ж, - сигналы команды Конец счета , Дальнейшая работа регистратора циклически повторяется с каждым новым декодированием информсщии с выхода датчика 8 скорости каротажа (см, фиг. 1) , Формула изобретения Регистратор фазокорреляционных диаграмм акустического каротажа,содержагций модулируег ый по яркости электроннолучевой индикатор, соединенный с выходом сумматора, формирователь сигналов записи каротажной диаграмкы стандартной длительности и амплитуд, механизм протяжки фотоносител.я синхронно с движением скважинного сиаряда в масштабе записи диаграмм, оптическую систему проецирования изображения с экрана индикатора на фотоноситель и датчик скорости каротажа, отличающийс.я тем, что, с целью повышения точности измерения кинематических параметров акустических импульсов И надежности работы регистратора, в него введены преобра;зователь скорости в кратность накопления сигналов, блок имитации яркости однократного засвета экрана индикатора, схема сравнения, фотоприе иник считывания яркости эталонного пятна и блок формирования эталонного пятна переменной яркости, при этом выход датчика скорости каротажа подключен к преобразователю скорости в кратность накопления сигналов, выход преобразователя через блок имитации яркости однократного засвета соединен с одним из входов схемы сравнения, перед экраном индикатора уста1новлен фотоприемник считывая яркости, выход которого соединен с другимвходом cxeNbi сравнения, а ее выход через блок фор иирования Эталонного пят .а переменной яркости соединен со входом сумматора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе li Патент США W 3093810, кл.340-18, 1963, 2, Перельман А,А. и др. Некоторые требования,преяъявляекые к аппара туре АК типа ЛАК .сб. Геофизическая аппаратура , Недра, Л., вып. 32, 1967, с, 112.

3. Методические указания по АК (для станции ЛАК - 3) ВНИИГеофизика, М., 1974 (прототип).

111

пл

748317

ILL

JLJL