Устройство регистрации фазокорреляцион-НыХ диАгРАММ Советский патент 1981 года по МПК G01V1/52 

1

Изобретение относится к устройствам для регистрации информации акустического каротажа (АК) в форме непрерывных фазокорреляционных диаграмм (ФКД).

Известны устройства для измерения кинематических параметров акустических импульсов путем регистрации ФКД, в котором сигналы, превышающие по амплитуде пороговый уровень, стандартизуются по длительности и амплитуде, поступают на модулятор яркости электроннолучевой трубки (ЭЛТ) и регистрируются в форме непрерывных каротажных диаграмм 1 и 2.

Известно устройство, содержащее измеритель динамических параметров акустических колебаний, что позволяет производить оценку отнощения сигнал/шум (с/т) на входе приемника 3.

При возрастании уровня случайных помех (щумы трения скважинного снаряда) или уменьшении амплитуды полезного сигнала при каротаже в горных породах с большим затуханием снижается точность измерения кинематических параметров акустических импульсов. Для повышения помехозащищенности устройства можно при некотором значении отношения с/ш увеличить размеры пятна dn на экране индикатора путем дефокусировки луча ЭЛТ, тем

самым повысив кратность накопления сигналов на фотослое. Как известно

fdn

п mV,

п - кратность накопления на фотогдеслое; / - частота запуска ультразвукового

излучателя; т - масштаб записи диаграммы АК

ио глубине;

VK - скорость каротажа; dn - диаметр светового пятна. Однако применяемое управление размерами пятна за счет дефокусировки луча имеет следующие недостатки.

При развертке луча ЭЛТ во времени размеры и конфигурация пятна на экране индикатора не остаются постоянными, что объясняется влиянием астигматизма отклонения. Это не позволяет сохранять определенную кратность накопления при изменении скорости распространения упругих волн в породе.

Происходит снижение точностн измерения кинематических параметров и разрешающей способности при выделении и интерпретации тиров волн, наблюдаемых в следующей за первыми вступлениями продольных колебаний зоне волновой картины

(обменные поперечные типа PSP, Стоунли и др.) и имеющих значительно большую интенсивность.

При проектировании индикатора регистрирующего устройства, для увеличения точности измерения в случае регистрации интенсивных сигналов (снижение погрешности, связанной со снятием отсчета с диаграммы) выбирают ЭЛТ с минимальным диаметром светового пятна. При этом уменьшается диапазон регулирования размера пятна за счет дефокусировки, т. е. необходимость обеспечения высокой точности измерения при больших и малых отношениях с/ш предъявляет противоречивые требовапия к размерам светового пятна на экране ЭЛТ.

Недостатком рассмотренного устройства является низкая точность измерепия кинематических параметров акустических сигналов при малых соотношениях уровней полезного сигнала и шумов.

Цель изобретения - повышение точности измерения кинематических параметров акустических сигналов.

Цель достигается тем, что в устройство регистрации фазокорреляционных диаграмм акустического каротажа, содержащее электроннолучевой индикатор, измеритель порогового отношения с/ш, генератор импульсов подсвета регулируемой длительности, один из входов которого соединен с выходом приемного устройства, схему автосопровождения, выход которой подключен ко входу генератора строба, введены генератор высокой частоты, формирующий размеры светового пятпа по вертикали (вдоль диаграммы), двухвходовая схема И и ключевая схема. Выход высокочастотного генератора соединен с отклоняющей системой электроннолучевой труЬки по вертикали через ключевую схему. Оба входа схемы И соединены с выходами измерителя порогового отношения с/ш и генератора строба, унравляемого схемой автосопровождения за первыми вступлениями акустического сигнала. Выход схемы И подключен к управляющему входу ключевой схемы и одному из входов генератора импульсов подсвета регулируемой длительности. Второй вход генератора импульсов, также как и в прототипе, соединен с выходом приемного устройства. Выход генератора импульсов подсвета соединен с модулятором яркости ЭЛТ.

Сущность изобретения заключается в том, что предложенное устройство позволяет при уменьшении отношения с/ш формировать на экране в начальной части волновой картины пятно необходимых размеров. Тем самым, за счет повышения кратности накопления увеличивается помехозащищенность устройства. Благодаря указанному построению регистратора становится возможным применение в индикаторе ЭЛТ с минимальным диаметром пятна, что позволяет повысить точность измерения при регистрации интенсивных сигналов.

Па фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого устройства регистрации фазокорреляционных диаграмм; на фиг. 2 - графики, поясняющие работу устройства регистрации.

Устройство регистрации содержит приемное устройство (ПУ) 1, измеритель порогового отношения сигнал/шум (НПО) 2, схему автосопровождения (СА) 3, генератор строба (ГС) 4, двухвходовую схему совнадения И 5, генератор высокой частоты (ГВЧ) 6, ключевую схему (КС) 7, систему отклонения луча ЭЛТ по вертикали (ОЛВ) 8, генератор импульсов подсвета регулируемой длительности (ГИ) 9, модулятор ЭЛТ

по яркости 10.

Приемное устройство 1 предназначено для преобразования ультразвуковых колебаний в форму электрических сигналов, их усиления и преобразования в б-образные

импульсы при превышении сигналом порогового уровня. Выход ПУ 1 соединен со входами ИПО 2, СА 3 и генератором ГИ 9. Пзмеритель ИПО 2 предназначен для формирования на выходе напряжения логической единицы прп уменьшении отношения с/ш ниже некоторого порогового уровня Лц. Его алгоритм работы описывается уравнением:

,1 при ,;

ипо

„О при

где f/jino - выходпое напряжение измерителя порогового отношения; «1, «О - уровни логической единицы и нуля;

Uc/Oiu - отношение амплитуды сигнала к среднеквадратическому значению шума.

Выход ИПО 2 соединен с одним из входов схемы И 5. Схема СА 3 служит для формирования импульса, длительность которого автоматически меняется при изменении скорости распространения упругих волн в породе. При этом задний фронт импульса «следит за временпым положением первых вступлений акустического сигнала. Выход схемы автосопровождения подключен ко второму входу схемы И 5 через ГС 4, предназначенный для стробирования части волновой картины (продольных волн). Схема И 5 служит для формирования на выходе напряжения «1 при одновременном присутствии на ее входах строб-импульса и единичного выходного сигнала схемы ИПО 2. Выход схемы соединен с одним из входов КС 7, которая предназначена для подсоединения ГВЧ 6 к системе отклонения луча ЭЛТ по вертикали 8. Второй вход КС 7 соединен с выходом ГВЧ 6, который служит для формирования пятна

определенных размеров (по вертикали) на экране ЭЛТ. Схема может быть реализована в виде генератора высокочастотных колебаний, например, синусоидальной формы, период которых выбирается гораздо меньше длительности импульсов подсвета. Система ОЛВ 8 создает на экране ЭЛТ засвечиваемую область (пятно), размеры которой по вертикали определяются амплитудой генератора ГВЧ. При указанном соотношении периода высокочастотных колебаний и длительности импульса подсвета яркость внутри пятна распределена практически равномерно. Система 8 реализуется в виде пары вертикально отклоняюш,их пластин ЭЛТ. Схема ГИ 9 предназначена для формирования стандартизованных по амплитуде импульсов подсвета экрана ЭЛТ, длительность которых регулируется в зависимости от выходного напряжения схемы И 5. Алгоритм его работы описывается уравнением:

I т„ при и 0;

BЫX f ,

Tj при и„ 1,

где Твых - длительность импульса на выходе ГИ;

t/n - напряжение на выходе схемы И 5.

Длительность импульса подсвета определяет размеры изображения пятна по горизонтали (в направлении поперек диаграммы). Схема может быть реализована в виде двух запараллелеиных по входу генераторов длительностью TO и ti, соединенных с выходом ПУ 1. Выходы генераторов подключены к модулятору яркости ЭЛТ 10 через двухканальный коммутатор, управляемый выходными сигналами О и 1 схемы И 5. Модулятор 10 соединен с выходом генератора импульсов подсвета 9 и служит для отображения поступаюп,ей на его вход информации на экране ЭЛТ в виде пятна определенной яркости.

Работа регистрируюш,его устройства происходит следуюш,им образом.

В исходном состоянии, соответствуюш,ем, например, большому уровню отношения с/ш на выходе ИПО 2 выходной сигнал равен 0. На выходе ГС 4 сформирован импульс, стробирующий несколько первых фаз продольной волны принятого акустического сигнала. Выходной сигнал схемы И 5 равен 0. На выходе ГН 9 формируются импульсы длительностью to, соответствующие малым размерам пятна иа экране ЭЛТ. Схема ГВЧ 6 генерирует высокочастотные сигналы, КС 7 заперта. Входное напряжение на отклоняющих пластинах ОЛВ 8 равно нулю.

Если происходит умеиьщение отношения с/ш ниже порогового уровня Лп, то на выходе схемы 2 формируется сигнал «1, который передается на выход схемы И 5. Это состояние схемы И сохраняется в течение

действия строб-импульса ГС 4. В соответствии с алгоритмом работы ГИ 9 на его выходе формируется импульс подсвета длительностью ть КС 7 открывается и на отклоняющие пластины 8 поступает высокочастотное напряжение с выхода генератора 6. На экране ЭЛТ формируется пятно, размеры которого по вертикали и горизонтали определяются амплитудой высокочастотного напряжения и длительностью импульса иодсвета ti соответственно. После окончания имиульса строба на выходе ГС 4 выходной сигнал схемы И 5 вновь принимает нулевое значение. Схема КС 7 запирается, отключая ГВЧ от вертикальных отклоняющих пластин ЭЛТ, ГИ 9 формирует импульсы длительностью TO. Поэтому остальная часть волновой картины (вне длительности строб-импульса), в которой, как

правило, акустические сигналы более интенсивны, записывается иа каротажной диаграмме световым пятном малого диаметра. В дальнейшем при изменении отношения с/ш в процессе каротажа работа

схемы регистрации происходит аналогичным образом.

Использование изобретеиия, позволяющего менять кратность накопления сигналов на фотослое каротажной диаграммы при

изменении отношения с/ш на входе приемного устройства, позволяет повысить точность измерения кинематических параметров акустических импульсов при исследовании сложноиостроенных геологических разрезов.

Формула изобретения

Устройство регистрации фазокорреляциониых диаграмм акустического каротажа,

содержащее электроннолучевой индикатор, измеритель порогового отнощения сигнал/ /шум, генератор имиульсов подсвета регулируемой длительности, один из входов которого соедииен с выходом приемного устройства, схему автосопровождения, выход которой подключен ко входу генератора строоа, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения кинематических параметров акустических импульсов, в него введены генератор высокой частоты, двухвходовая схема совпадений И, ключевая схема, при этом оба входа схемы И соединены с выходами измерителя порогового отиошения сигнал/шум и генератора строба, выход схемы И иодключен к одному из входов ключевой схемы и второму входу генератора импульсов подсвета, а выход генератора высокой частоты соедииен со вторым входом ключевой

схемы, выход которой подключен к системе отклонения луча по вертикали индикатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Карус Е. В. и др. Аппаратура Звук-2

для акустического каротажа обсаженных

скважин. - Сб. «Геоакустические исследования в скважинах. М., ВНИИЯГГ, 1974.

2.Методические указания по акустическому каротажу для станций ЛАК-3. М., ВНИИГеофизика, 1974.

3.Авторское свидетельство СССР № 379897, кл. С 01 1/40, 1971 (прототип).

4.Перельман А. А., Рабинович Г. Я. Некоторые требования, предъявляемые к аппаратуре АК типа ЛАК в сб. «Геофизичеекая аппаратура вып. 32, изд. «Недра, Л., 1967, стр. 106.

5.Жигарев А. А. «Электронная оптика и электронно-лучевые приборы. Изд.

«Высшая школа, М., 1972, стр. 326, 328.

6.Миллер В. А., Куракин Л. А. «Приемные электронно-лучевые трубки. Изд. «Энергия. М., 1971 г., стр. 212-214 (прототип).

S