Устройство для измерения начальнойАМплиТуды СигНАлОВ СВОбОдНОйядЕРНОй пРЕцЕССии Советский патент 1981 года по МПК G01N24/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАЧАЛЬНОЙ АМПЛИТУДЫ СИГНАЛОВ СВОБОДНОЙ ЯДЕРНОЙ ПРЕЦЕССИИ

Изобретение относится к методам геофизических исспецований горных пород,- а именно к технике. ядерно-магнитного каротажа и ядерных магнитных - резонансных (ЯМР) исследований образцов горных пород. Известны устройства для обработки сигналов свободной ядерной прецессии, содержащие усилитель, интегратор, детектор блок управления и синхронизации, ocymecT вля1ошие вычисление начальной амплитуды сигналов по двум значениям огибаюших, измеренным в разные моменты времени Ij Недостаток этих устройств заключае- ся в наличии значительной систематической ошибки определения начальной амплитуды, обусловленной лродетектированной составляющей помехи. Додетекторная фильт рация в этих устройствах малоэффективна поскольку обуславливает искажение формы сигнала и, как следствие, значительную состематическую ошибку определения начально1 | амплитуды, вызванную э1т1ми искажениями (смещенность оценки амплитуды). Наиболее близким к предлагаемому по техническому решению является устройство для измерения начальной амплитуды сигналов свободной ядерной прецессии, содержащее усилитель переменнсго тока, интегрирующее звено, формирователь корректирующего фактора, выход которого подключен к одному из входов множительного звена, ячейку запоминания и блок управления, в котором последовательно соединены усилитель переменного тока и детектор огибающей, блок управления, синхронизирующий работу звеньев, два интегриру оших звена, бдно из которых осуществляет интегрирование сигнала в течение длительного промежутка времени, а другое - в течение короткого промежутка, перекрывающегося с первым, две ячейкИ| запоминающие полученные резу ль таты, схема деления, определяющая отношение ве„,«ин,проинтегрирОБанныхна двух различных интервалах времени сигналов,формирователь корректирующего фактора, спужаший аля получения значения начальной амппитуаы ио когорая умножается в множительном звене на сигнал от интегратора с коротким интерва-пом времени интегрирования Недостатком этого устройства является то, что поспедетекторная обработка сигнала (интегрирование) снижает лишь случайную ошибку определения UQ , но не влияет на смещенность, обусловленную детектированием сигнала в смеси с помехой, что снижает точность. Цепь изобретения - повышение точности измерения начальной амплитуд г.сигналов свободной ядерной прецессии. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения начальной амплитуды сигналов свободной ядерной прецессии, содержащее усилитель переменнвгв тока, интегрирующее звено, формирователь корректирующего фактора, выход которого подключен к одному из входов множительного звена, ячейку запоми-нания и блок управления,введены последоваТепьно включенные колебательный кон тур, настроенный на частоту прецессии, и экстремум-детектор, причем вход контура подключен к выходу усилителя, а выход экстремум-детектора соединен со вторым входом множительного звена, выход которого подключен к ячейке запсииинания, стробирующий вход которого под- . ключен к управляющему выходу экстремум детектора, а выход формирователя корректирукзщего фактора соединен с выхоаом 1}нтегрирующего звена. -Введение колебательного .контура с экстремум-детектором позволяют получать в ьомёнт,. соответствующий максимумусигнала, напряжение на выходе множитель ного звена,пропорциональное начальной амслитуде сигнала, которое стробируется импульсом экстремум-детектора в момент соответствующий максимуму сигнала, чем устраняются влияние искажений формы сиг нала и повышается точность. На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства. Устройство содержит усилитель 1 пере менного тока, колебательный контур 2, экстремум-детектор 3; интегратор 4, функ циональный преобразователь (формирователь корректирующего фактора) 5, множительное звено 6, ячейку 7 запоминания и бпок 8 управления, синхронизирующий работу звеньев. Выходом устройства являет ся выход ячейки 7. Устройство работает следующим обрам. На вход интегратора подается постояне опорное напряжение ЁОЦ.В момент вреени, соответствующий моменту начала ецес9ии, звено 4 начинает интегрировать пряжение EQ, вследствие чего напряжее на входе формирователя корректируюего фактора 5 изменяется по закону; ЦН) Еои де Т - постоянная времени интегратора. Напряжение на выходе звена 6 изменятся в соответствии с изменением входного апряжения и функциональной зависимостью Ujttj-Mu:,) (2) На выходе колебательного контура 2 апряжение ( изменяется по закону t. ) Un Ib{t-T)€ coscuotdt:,(3) де Q - вепичина, обратная постоянной спада сигнала; h{T)- импульсная характеристика параллельного колебательного контура, пропорциональная величине .дг( Jo . COS ( Огибающая напряжения U (V усреденная за период частоты ( это ледует из (-3) ,и (4), описывается за- оном; О ,6-Clt a-d-t 4(t).e (tLn ii момент экстремума -JST ) что соответствует: условию: f JL J),(6) V момент t-t-M HMEEMUj , напряжение , ) j соответствующее кстремуму огибающей сигнала, как слеует из (5) и (6) равно: -at I Зависимость ffL/J выбирается из условияf(Uj xptK Uitff(tH)b где К1 - коэффициент пропорциональное ти -|. ; t((а)- функция, описывающая зависи 3 при заданном параметре О вида 6, Произведение 1/2 (t j-Uj (tJHa выходе множительного звена 6 в момент равно: L6(tM)K2Uo ««Pl-cttMlJi Xгxp K toи f|y(tм)r где -размерность. f Еспи выбрать K ЕОИ Т, то U6 ) )} rUoKav ;поскольку бНм) а Это напряжение стробируется и запоминается ячейкой 7. Кроме повьпиения точности изобретение позволяет ПОПУЧВЕТЬ упрощение устройства исключением 3-х звеньев: делительного, интегрирукядего и запоминания (введение экстремум-детект ра в этом смысле является заменоЙ поС1&опьку исключен детектор огибающей); фасширенне функциональных возможнос тей, обеспечиваемое высокой избирательностью колебательного контура, что позволяет проводить измерения начальной ам |Ппитуды Сигналов с разпичными постоянными времени спада без каких-либо подстроек. Формула изобретения Устройство для измерения начальной амплитуды сигналов свободной ядерной прецессии, содержащее усилитель пере- менного тока, интегрирующее звено, формирователь корректирующего фактора, выход которого подключен к одному из входов множительного звена, ячейку запоминания и блок управления, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений начальной амплитуды сигналов свободной ядерной прецессии, в него введены последовательно включенные колебательный контур, настроенный на частоту прецессии, и экстремумдетектор, причем вход контура подключен к выходу усипитедя, а выход экстремумдетектсфа соешнея со вторым входом множительного звена выход которого подключен к ячейке запоминания, стробирующий вход которого подкпючен к управляющему выходу экстремум-детектора, а вход формироватепя корректирующего фактора соединен с выходом интегрирующего звена. Источники вяформасви, принятые во внимание при экспертизе 1.Даневич В. И., Аксельрод С. М. Устройство вычисления начальной амплитуды сигналов ядерно-магнитного коротажа. - Известия ВУЗов, Нефть и Газ, 1974, N. 4, с. 94-96. 2,Патент США М 3479579, кя. G О1 N 27/28, 1969 (прототип).