Способ записи аналоговых сигналовСКВАжиННОй иНфОРМАции Советский патент 1981 года по МПК G01V1/24 

тельными машинами (ЦВМ), упрощается реализация одновременной записи аналоговых сигналов и сервисной информации, т.е. этот способ обладает более широкими возможностями в отображении различного рода информации Г2 . Однако изображение получается дискретным (прерывистым) в виде совокупности отдельных точек особенно на фронтах и срезах сигнала. Это приводи к тому, что при наложении сигналов соседних дорожек записи их трудно раз личить. Наиболее близким к предлагаемому является способ записи сигналов в ан логовой форме, в котором исключение дискретности в изображении сигналов за счет увеличения количества дискретных отсчетов сигнала по координа те времени обусловливает избыточност информации 3. Это приводит при использовании цифровой обработки к увеличению объема кодовой информации и нерациональ ной лополнительной загрузке памяти и процессора ЦВМ дополнительными затра тами машинного времени, снижению ско рости записи из-за увеличения объема выводимой кодовой информации. Следу ет отметить, что на крутых фронтах и срезах записываемого сигнала исключить дискретность в изображении сигналов все же не удается. Как видно, способы записи сигналов в аналоговой форме не обеспечивают их качественную запись на фронтах и срезах, что приводит к ухудшению качества и точности интерпретации геофизической информации. При осуществлении данного способа разбивают (дискретизируют, квантуют) поле носителя на строки и эле-. менты разложения, Построчную дискретизацию осуществляют перемещением носителя, поэлементную-изменением положения записывающего элемента на строке записи. При этом развертыв ют сигнал по одной координате движением записывающего элемента с равномерной скоростью, а по другой перемещением носителя записи. Преобразуют мгновенные значения сигнала в -соответствии с положением записывающего элемента на строке записи, в импульсы, длительность которых про порциональна мгновенным значениям сигнала записи. В момент совпадения текущего положения записывающего элемента на строке записи и мгновенного значения сигнала формируют из полученных импульсов сигнашл, которыми разрешают кратковременное воздействие записывающего элемента на носитель и записывают значения аналогового сигнала в виде точки. Поскольку изображение строится из совокупности отдельных точек, то оно в конечном виде получается прерывистым, особенно на крутых Фронтах и срезах, а также при записи сигналов с большими амплитудами, частоты которых близки к тактовой частоте дискретизации, несмотря на то, что строки записи практически сливаются. При отображении результатов цифровой обработки дискретность изображения, когда каждой строке записи соответствует временной интервал квантования, еще выше, несмотря на то, что временной интервал квантования является оптимальным для выполнения цифровой обработки. Исключение дискретности в изображении за счет увеличения числа дискретных отсчетов при равномерном временном интервале квантования приводит к избыточности информации. Наличие которой требует использования каналов с высокой пропускной способностью, увеличения объема памяти ЦВМ, времени поиска и обработки информации, времени вывода и записи информации на оконечный носитель для ее последующей интерпретации. В целом, это обусловливает снижение эффективности и производительности цифровой обработки и увеличение ее стоимости. Использование адаптивной дискретизации (когда временной интервал квантования между дискретньдми отсчетами устанавливается с учетом характеристик сигнала) позволяет снизить объем избыточной информации, но при этом алгоритм обработки и вывода информации, а также устройства дискретизации и регистрирующие приборы значительно усложняются. Цель.изобретения - повышение качества и точности интерпретации записываемой информации. Поставленная цель достигается тем, что согласно.способу, включающему дискретизацию поля носителя записи на строки перемещением носителя и элементы изображения - изменением положения записывающего элемента по строке записи и развертывание сигнала по одной координате перемещением носителя, а по другой - изменением положения записывающего элемента, формирование импульсов, управляющих (Длительностью .воздействия записывающего элемента на носитель записи и запись мгновенного значения сигнала в виде дискретного отсчета на строке записи, преобразуют приращения интервалов квантования сигнала по уровню в управляющие импульсы, длительность которых пропорциональна разности амплитудных значений сигнала соответствующих двум смежным временным интервалам квантования, причем передний фронт импульсов формируют в момент совпадения текущего DonoiKOния записывающего элемента кэ стру ке записи с меньшим значением записыраемого сигнала, а задний по совпадению с большим значением,. На фиг. 1 изображена временная диаграмма формирования изображения аЯалогового сигнала; на фиг. 2 - сх ма устройства записи, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 3 временная диаграмма работы устройст записи. В предлагаемом способе исключают прерывистость в изображении аналого вых сигналов, осуществляя запись ди кретных отсчетов значений сигнала н фронтах и срезах отрезками прямых Пиний, за счет выполнения следующих операций. Дискретизируют поле носит ля на строки 1, 12,...,1ц (фиг. 1) и элементы разложения 2, 22,..,,5j причём каждой строке записи соответ ствует временной интервал квантования AT, Построчную дискретизацию осуществляют перемещением носителя, поэлементную - изменением положения записывающегб элемента по строке за писи. При этом развертывают сигнал одной координате записывающего элемента с равномерной скоростью, а по другой координате - перемещением носителя. Последний может перемещать ся как непрерывно, так и в шаговом режиме. . Преобразуют приращения А , Aj, h и т.д. интервалов квантования по уровню для каждой строки записи в ;импульсы UY , U,..., длительност |которых, соответственно t, t , t. пропорциональна разности амплитудных значений сигнала соответствующих предыдущему и последующему временным интервалам квантования. .Формируют передний фронт импульсо и , 0,2, Uj. .. , в момент совпадения текущего положения записывающего эле мента на строке записи с меньшим мгновенным значением сигнала, а задний - по совпадению с большим значением. Меньшее и большее значения сигнала принадлежат двум смежным интервалам квантования и имеются в наличии при преобразовании приращений интервалов квантования в импульсы. Их можно получить, например, за счет разделения поступ щих значений сигнала на два канала путем задержки одних значений по отношению . ;к другим на время,равное временному (интервалу квантования. . Полученными импульсами U , U., U.... управляют воздействием записывающего элемента на носитель при его перемещении по строке и записывают мгновенное значение сигнала в виде дискретного отсчета отрРезкой прямой линии А и Ag (фиг. 1) Причем мгновенное значение А принадлежит временному интервалу квантования At , а А 2 временному интервалуЛ1, но их записывают на строке записи, соответствующей временному интервалулТ. Запись следующей строки начинают от мгновенного значения Ад, принадлежащего ДСс , и прекращают при совпадении, текущего положения записывающего элемента со значением сигнала на интервале квантования лТ и т.д., т.е.. конец предыдущего отрезка является началом записи следующего отрезка. Скорость перемещения носителя выбирают такой, чтобы за время прочерчивания строки записи, носитель переместился на толщину записываемой линии. В результате этого, изображение фронтов и срезов записываемых сигнсшов получают в виде непрерывной ломаной линии, хотя 1записывают принятые дискретные значения аналогового сигнала, соответствующие мгновенному значению, постоянному на временном интервале квантования. Один из возможных вариантов устройства записи на носитель - электрохими4ect$ ao бумагу показан на фиг. 2. Устройство содержит спираль 1 развертки, цилиндр 2, электродвигатель 3, нож 4, редуктор 5, протягивающие валики 6 и 7, носитель 8 записи, блок 9 сопряжения с источником сигнала , цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 10, преобразователь 11 приращений уровней квантования во временной ИН тервал, блок 12 логического управления . В устройстве спираль 1, закрепленная на цилиндре 2, вращаемого электродвигателем 3, скользит вдоль ножа 4 и прочерчивает строку записи. Одновременно электродвигателем 3 через редуктор 5 приводятся в движение протягивающие валики 6 и 7, которые перемещают носитель 8 записи. За один оборот цилиндр 2 прочерчивает строку записи, и перемещает носитель 8 на величину, равную требуемому расстоянию между соседними строками. Этим дискратизируют поле носителя на строки записи. Элементы разложения (точки или штрихи в изображении) получают за счет движения записывающего элемента, им является спираль 1. Спираль 1 и нож 4 образуют электроды, к которым подводится электрический ток, длительность прохождения тока определяет изображение точки или штриха на носителе, поскольку спираль вращается с равномерной скоростью. Изменением положения точки контакта между спиралью 1 и ножом 4 осуществляют развертывание записываемого сигнала по одной координате, перемещением носиеля 8 - по другой координате. Информация, предназначенная для записи в аналоговой или дискретной орме, поступает на вход устройства записи. В данном примере она в дис-

рвтной форме, через канал 9 связи от источника сигнала поступает на вход ЦАП 10, откуда на преобразователь 11 приращений уровней квантования во временной интервал. Далее импульсы с выхода преобразователя 11 уси- с ливают и подают на нож 4 в преобразователе 11 разделяют поступающую информацию на два канала, по одному она остается без изменения, а по другому ее задерживают во времени j« на величину временного интервала квантования Д С и уменьшают амплитудные значения сигнала на столько, чтобы разность их по первому и второму, каналам соответствовала времени перемещения спирали 1 относительно ножа 4 на расстояние, соответствующее записи точки. Синхронно с прочерчиванием строки в преобразователе 11 формируют пилообразное напряженку период которого равен времени записи 20 строки. Поскольку скорость вращения цилиндра 2 строго постоянна, а пилообразное напряжение линейно, то во времени каждому мгновенному значению пилы соответствует положение записыва 25 ющего элемента на строке записи. Синхронизацию процесса формирования пи- лообразного напряжения и запроса информации с вращением цилиндра 2 осуществляют блоком 12 логического управ- О ления (БЛУ). По синхроимпульсам 13, поступающим из БЛУ 12 в преобразователе 11, формируют линейное пилообразное напряжение 14 (фиг. 3), которое сравнивают с aнaлoгoвьm1 i сигналами 15 jjj и 16, соответственно первого канала и второго. В момент А совпадения значения пилообразного сигнала с одним из меньших значений сигналов 15 или 16 формируют импульсы 17, а при совпадении большего значения сигна- лов 15 и 16 с пилообразным, момент А формируют импульсы 18. Так как между мгновенными значениями пилообразного сигнала и положением записывающего элемента на строке записи суще- 45 ствует однозначное соответствие, то можно считать, что импульсы 17 и 18 сформированы в момент совпадения текущего положения записывающего элемента со значениями аналогового сиг- 50 нала Время t, через которое следуют импульсы17 и 18, пропорционально приращению значения сигнала по амплитуде для двух смежных временных интер-вгшов квантования, так как сигналы jj 14 и 15 сдвинуты во. времени на временной интервал квантования дТ . Далее из полученной последовательности импульсов 17 и 18 формируют импульсы 19, передний фронт которых соответствует .времени появления импульса оО 17, а задний - импульса 18. Поэтому длительность их пропорциональна приращениям или разности амплитудных значений сигнала, соответствуюших

предыдущему и последующему временным интервалам квантования. Импульсы 19 могут быть получены, например, путем логического суммирования импульсов 17 и 18 и последующего деления результата логического суммирования на два с помощью триггера со счетным входом.

Особенность процесса управления воздействием записывающего элемента на носитель записи в предлагаемом способе заключается в том, что, независимо от того записывают ли на носитель фронт или срез аналогового сигнала,-.всегда разрешают воздействие записывающего элемента на носитель в момент совпадения текущего положения записывающего элемента с меньшим значением сигнала, а запрещают при большем значении. Хотя поступающие во времени значения сигналов для записи на носитель могут быть как возрастающими на фронтах, так и убывающими на срезах. В примере,реализующем предложенный способ, это достигается за счет того, что сравнивают два .одинаковых сигнала 15 и 16 по форме сдвинутых во времени на интервал квантования ЛС , с линейно возрастающим пилообразным сигналом 14. В результате передний фронт импульсов 19 формируют или импульсами 17 при записи фронтов аналогового сигнала, или импульсами 18 при записи срезов аналогового сигнала, что видно из временной диаграммы на фиг. 3., Полученными импульсами 19, подавая их на нож 4, разрешают по переднему фронту прохождение электрического тока .через носитель и запрещают по заднему фронту. За время t прохождения электрического тока спираль 1 перемещается вдоль ножа 4 на расстояние А А 2. и на носителе прочерчен штрих. Запись следующего мгновенного значения происходит аналогичным образом уже на следующей строке,, Начинают запись на следующей строке по концу записи предыдущей строки за время прочерчивания строки носителперемещают на величину, равную тол-, щине линии записи, поэтому изображение сигналов на носителе получают непрерывным, хотя принцип формирования изображения дискретный.

Непрерывный характер изображения фронтов и срезов аналогового сигнала в виде отрезков прямых линий повышает точность отсчетов или измерений параметров записанных сигналов, облегчает работу интерпретатора за счет исключения напряжения зрения имеющее место при дискретном изображении. В целом это обеспечивает повы1иение качества и точности интерпретации и, как следствие, способствует новышению эффективности геофизических исследований скважин, Прелложенный спо ;соб записи может быть использован дл записи любых аналоговых сигналов, полученных в результате цифровой обработки, но наиболее перспективен дл записи сигналов с большими значениями амплитуд и крутыми фронтами, кро ме того, он легко осуществим на прак тике. Формула изобретения Способ записи аналоговых сигналов скважинной информации, включающий дискретизацию поля носителя записи на строки перемещением носителя, и элементы изображения - изменением по ложения записывающего элемента по строке записи и развертывание сигна ла пд одной координате перемещением носителя, а по другой - изменением положения записывающего элемента, формирование импульсов, управляющих длительностью воздействия записывающего элeмe тa на носитель записи и запись мгновенного значения сигнала в виде дискретного отсчета на 1строке записи, отличающий с я тем, что, с целью повышения качества и точности интерпретации записываемой информации, преобразуют приращения интервалов квантования сигнала по уровню в управляющие импульсы, длительность которых пропорциональна разности амплитудных значений сигнала соответствующих двум смежным временным интервалам квантования, причем передний фронт импульсов формируют в момент совпадения текущего положения записывгиощего элемента на строке записи с меньшим значением записываемого сигнала, а задний по совпадению с большим значением. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 363950, кл. G 01 V 1/40, 1971. 2.Степанов И.М.Электрохимическая запись. М., Энергия, 1970, с. 3. 3.Патент США 3349407, кл. 346-110, опублик. 1974 (прототип).

/ Ofjpaf/te/ ue J i/jn ef/t/ сгписыВсг/ и его 9леме//г7га

Uo%

1г

1п-1

i

-Ж

.|lLLU-J -LJLLiJ

к

11

.-LLLJJLLJLl I I I I I I I I I I M I I I I I , I I I i M Mi I I I I M I 1.1 I I I I I I I ,

tl in I И 1ППП i I П И Mini I M P