Скважинный прибор для акустического каротажа Советский патент 1980 года по МПК G01V1/52 

Наиболее близким к изобретению техническим решением является скважиный прибор f2, который содержит акутические преобразователи - излучател и два приемника, устройство тактовой синхронизации, схему возбуждения и Лиг эйные усилители информационных cHналов; два предварительных усилител и усилитель мощности класса А, а также канальные коммутаторы и сумматор. Схема возбуждения по команде устройстяа тактовой синхронизации один раз в каждом такте возбуждает излучатель Упругие колебания от излучателя после прохождения по среде, окружающей скважинный прибор, попадают на приемники, где преобразовываются в имеющие вид волновой картинки информационные сигналы, которые затем усиливаются линейными усилителями и по каротажному кабелю передаются в наземный пульт, где производится обработка сигнала и измерение его параметров. Канальные коммутаторы и сумматор, включенные между предварительными усилителями и усилителем мощности, обеспечивают разделение сигналов от каждого из приемников и их поочередную передачу на усилитель мощности.

Для обеспечения минимальных нелинейных искажений режим работы усилителя мощности установлен соответствующим классу А, т.е. режиму без отсечки тока активного элемента усилителя (лампы, транзистора). Реализация указанного режима с учетом необходимости неискаженной передачи колебаний от головных волн, имеющих наибольшую амплитуду, обусловлена относительно большим током покоя активного-элемента усилителя.

Большой ток покоя имеется не только в относительно небольшом (по сравнении с длительностью такта) интервале головных волн, а в течение всего такта, даже после полного затухания головных волн. По этой причине на усилителе мощности рассеивается большая средняя мощность, приводящая к его перегреву и к перегреву других элементов, находящихся территориально в том же объеме скважинного прибора. Соответственно мощным должен быть блок титания скважинного прибора, обеспечивающий работу усилителя, Ук й ;анные обстоятельства обуславливают снижение надежности скважинного прибора и увеличение его габаритов, поскольку в этом случае используются больших габаритов блок питания и громоздкая (особенно при полупроводниковой элементной базе) система охлаждения (теплоотвояа).

Целью изобретения является повышение надежности и уменьшение габаритов скважинного прибора.

Цель достигается тем, что в скважинный прибор для акустического каротажа, включающий акустические преобразователи, устройство тактовой синхронизации, схему возбуждения и линейные усилители информационных сигналов предварительный усилитель |и линейный усилитель мощности, например, класса А, введены формирователь интервала ожидания головных волн и электронный ключ, причем вхол запусka формирователя подключен к устройству тактовой синхронизации, выход

О формирователя подключен ко входу

управления электронного ключа, а выход электронного ключа подключен ко входу усилителя мощности,

На фиг, 1 изображена структурная

f схема скважинного прибора; на фиг,2 принципиальная схема формирователя интервала ожидания головных волн; на фиг, 3 - эпюры напряжений и токов.

Основными функциональными элементами скважинного прибора являются

акустические преобразователи упругих

колебаний - излучатели 1 и 2 и приемник 3, схема возбуждения 4, линейные усилители - предварительный усилитель 5 и усилитель мощности 6, формирователь 7 интервала ожидания головных волн, электронный ключ 8 и устройство 9 тактовой синхронизации,

Излучатели 1 и 2 подключены к схеме возбуждения 4, вход запуска которой соединен с устройством 9 тактовой синхронизации. Приемник 3 соединен со входом предварительного усилителя 5, выход которого подключен ко входу усилителя мощности б, куда одновреj менно подключен своим выходом электронный ключ 8. Вход управления ключа 8 соединен с выходом формирователя 7 интервала ожидания головных волн, вход запуска которого подключен к

устройству 9 тактовой синхронизации, 0

От устройства тактовой синхронизации, выполняющего функции селектора разнополярных импульсов 10, поступающих от наземного пульта, осуществляг ется запуск схемы возбуждения 4, которая с задержкой 1 мс относительно синхроимпульсов 10, отрицательных для ближнего (по отношению к приемнику) излучателя 1 и положительных для даль-. него излучателя 2, осуществляет поочередное возбуждение излучателей, Излучатели работают в импульсном режиме с периодичностью, определяемой длительностью такта, начало которого соответствует моменту поступления

5 синхроимпульсов 10, а длительность достаточна для накопления энергии в накопительном элементе схемы возбуждения и для полного затухания коле,баний, возбужденных в предыдущем такQ те. Отметки момента срабатывания излучателей в виде импульсов 11 выводятся через каротажный кабель в наземный пульт для запуска измеритель1ной схемы. Упругие колебания, возбужденные в окружающей среде излучателяWH, достигают приемника, где преобразовываются в колебания электрического тока - информационный сигнал 12 ВременноП сдвиг между моментом возбуждения излучателей и информационным сигналом зависит от длины пути и скорости распространения упругих колебаИий в породе. Диапазон скоростей упругих колебаний в пересекаемых скважиной горных породах при установленных расстояниях между излучателями и приемником определяет интервал ожидания головных волн TO, т.е. максимальное время (взятое с необходимым допуском) , в течение которог-о можно ожидать прихода первых групп колебаний информационного сигнала, несущих основную информа цию об образующих стенки скважинных породах. Поступивший от приемника 3 информационный сигнал 12, усиленный предварительным усилителем S, поступает на усилитель мощности бис выхода усилителя мощности через каротажный кабель - в наземный пульт.

Усилитель мощности 6 представляет собой трансформаторный каскад с транзистором в качестве активного элемента. Режим работы транзистора определяется резистивной цепочкой в цепи базы, подключенной к источнику коллекторного питания -fE, и состоянием электронного ключа 8, подключенного ко входу усилителя - базе транзистора. Управление ключом осуществляется с помощью импульса 13 формирователя 7 интервала ожидания головных волн, выполненного в виде одновибратора на логических злементах и запускаемого в начале каждого такта устройством 9 тактовой синхронизации. Длительность импульса формирователя, определяемая его времязадающими элементами, устанавливается соответствующей интервалу ожидания головных волн Тр. Отрицательный импульс 13 формирователя 7 поступает на базу транзистора электронного ключа 8 и в течение времени Tf держит его в запертом состоянии, т.е. не оказывающим воздействия на режим работы усилителя мощности 6. Ток покоя 14 базы тpa fзиcтopa усилителя мощности в этом случае определяется сопротивлением базового резистора и имеет достаточную величину, исключающую отсечку коллекторного тока даже при максимальных амплитудах сигнала от головных волн, поступающего одновременно на вход (базу) усилителя мощности, т.е. реализуется режим работы усилителя в классе А, обеспечивающий минимальные искажения информационного сигнула. После окончания импульса 13 и, соответственно, интервала ожидания голодных волн потенциал базы транзистора электронного ключа 8 повышается и ключ отпирается, снижая потенциал базы транзистора усилителя мощности. Следствием этого является уменьшениз, по крайней мере, в несколько раз токов покоя базы и коллектора. Сигналы от хвостов головных волн и волн реверберации, находящиеся вне интервала ожидания и используемые в некоторых случаях для контроля за работой аппаратуры, бу0дут усилены без отсечки коллекторного тока даже при уменьшенном токе базы, поскольку их амплитуды незначительны.

Поскольку интервал ожидания головSных волн и, следовательно, время работы усилителя мощности с большим током покоя коллектора составляют в каждом такте не более 5-10% от длительности такта, то большую часть такта усилитель мощности будет находить0ся в условиях малого потребления тока. По этой причине уменьшается средняя потребляемая мощность, нагрев усилителя и смежных узлов, расположенных в том же объеме скважинного при5бора, повышается надежность скважинного прибора. Кроме того, за счет возможности использования менее мощного блока питания и менее громоздких радиаторов для охлаждения тран0зисторов уменьшаются габариты скважинного прибора, что положительно сказывается на эксплуатационных и метрологических характеристиках аппаратуры акустического каротажа.

5

Формула изобретения

Скважинный прибор для акустического каротажа, включающий акустические

0 преобразователи, устройство тактовой синхронизации, схему возбуждения, предварительный усилитель, и линейный усилитель мощности,например класса А, отличающийся тем, что, с

5 целью повышения надежности и умень-г шения габаритов скважинного прибора, в него введены Формирователь интервала ожидания головных волн и элрктронный ключ, причем вход запуска формиро

0 вателя подключен к устройству тактовсинхронизации, выход формирователя подключен ко входу управления элект ронного ключа, а выход электрюннвго ключа подключен ко входу усилителя

5 мощности.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 192425, кл. G 01 V 1/40, 1963,

2.Сб. Геофизическая аппаратура, вып. 57. Л., изд-во Недра, 1975,

с. 130-134 (прототип).

-

Запуск