Устройство для измерения интерваль-НОй СКОРОСТи Советский патент 1981 года по МПК G01V1/40 G01V1/00 

1

Изобретение относися к геофизическим исследованиям поглощающих и фильтрирующихсвойств горных пород, пересекаемых буровой скважиной, и . может быть использовано в промысловой геофизике для измерения скорости распространения( ультразвуковых волн в породе, кроме того, при изучений акустическими методами упругих и поглощающих свойств морских осадков, испытании упругих свойств новых материалов , а также в импульсной технике и радиометрии.

Известно устройство для измерения скорости упругих колбб ий, содержащее формирователь постоянного заряда в импульсе, электронные ключи, запоминающий конденсатор и разрядный резистор 1.

Известно также устройство, содержащее формирователь постоянного заряда в импульсе, схему с отрицательным сопротивлением, два нормально разомкнутых электронных ключа, разрядный резистор и запоминающий конденсатор 2 .

Известно другое устройство, содержащее импульсный генератор. Схему И, реверсивный счетчик, усилитель

формирователь, управляющий коммутатор, ключевой резистор, регистр па- . мяти, функциональный преобразователь. Синхронизатор и схему коррекции 3.

Эти устройства характеризуются следующими недостатками: выходной па-. раметр устройства пульсирует относительно своего среднего значения, что обусловлено неодновременной подачей

0 на запоминающий конденсатор зарядньи и разрядных сигналов; устройство не обеспечивает постоянной динамической погрешности $л измерения скорости распространения упругих колебаний 5 в среде, поскольку его параметр переходного процесса не является постоянной величиной, а линейно зависит от величины измеряемой скорости. Кроме того, последнее отличается слож0ностью схемного решения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является устройство

содержащее формирователь разности . длительностей временных интервалов, формирователь постоянного заряда в импульсе, преобразователь напряжение - ток, усилитель постоянного

тока, запоминающий конденсатор, разрядный дозирующий конденсатор, два электронных ключа, причем входы формирователя разности длительностей временных интервалов являются входами устройства, выход его соединен с управляющим входом формирователя постоянного заряда в импульсе и управляющими входами электронных ключе вход преобразователя напряжение ток соединен с выходом усилителя, постоянного тока и одним из полюсов запоминающего конденсатора, выход преобразователя напряжение -ток соединен со входом одного из электронны ключей и одним из полюсов разрядного дозирующего конденсатора, другой полюс, которого соединен со средним кон тактом другого ключа, один контакт к торого соединен со входом усилителя постоянного тока, выходом формирователя постоянного заряда в импульсе и другим полюсом запоминающего кЪнденсатора, другой контакт ключа соединен с выходом первого ключа и щино Земля, а первый ключ нормально находится закороченным. Устройство выполнено так, что его выходной параметр не содержит аппаратурной -составляющей погрешности, вызванной работой схемы 4. Однако его инерционность является функцией от измеряемой скорости, т.е. не обеспечивает постоянную динамическую ошибку измерения при изменении входной величины. Это обстоя тельство не позволяет обеспечить оптимальную погрешность измерения (опт г где dcT- статистичес кая, (5дин динамическая погрешность измерения, и приводит к дополнительно погрешности измерения, при изменении измеряемой скорости распростране ния упругих колебаний. Цель изобретения - повышение точности измерений путем обеспечения и мерения интервальной скорости с пос тоянной динамической погрешностью. Поставленная цель достигается тем что устройство дополнительно содержи два триггера с раздельными входами, интегрирующий конденсатор, амплитудный компаратор, источник опорного напряжения и измеритель временных интервалов, причем S-входы триггеро соединены со входами формирователя разности длительностей временных интервалов и являются входатии устройст ва, выход первого триггера соединен со входом управления первого электронного ключа, выход второго триггера соединен со входом управления второго электронного ключа и со входом измерителя временных интервалов, выход которого является выходом устройства, R-входы триггеров соединены с выходом амплитудного компаpaтopa первый вход которого подсоединен к источнику опорного напряжени а второй вход соединен с незаземленным полюсом интегрирующего конденсатора, незаземленным контактом второго электронного и с выходом преобразователя напряжение - ток. На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 временные диаграммы его работы. Схема устройства содержит входы 1и 2, формировател1з разности длительностей временных интервалов, состоящий из двух управляемых электронных («лючей 3 и 4, генератор 5 постоянного тока, интегрирующий конденсатор 6, триггеры -7 и 8 с раздельными входами электронные ключи 9 и 10, преобразователь 11 напряжение-ток, интегрирующий конденсатор 12, источник 13 опорного напряжения, амплитудный компаратор 14, измеритель 15 временных интер валов, выход 16 . Вход 1 устройства, являющийся первым входом формирователя разности длительностей временных интервалов, соединен с S-входом триггера 7. Вход 2устройства, являющийся вторым входом формирователя разности длительностей временных интервалов, соединен с S-входом триггера. Выход формирователя разности длительностей временных интервалов соединен с незаземленным контактом ключа 9 и с входом преобразователя 11 напряжение - ток. Выход последнего соединен с незаземленным контактом ключа 10, незаземленным полюсом интегрирук)щего конденсатора 12 и с первым входом амплитудного компаратора 14, второй вход последнего соединен с источником 13 опорного напряжения, а выход его соединен с R-входами триггеров 7 и 8. Выход триггера 7 соединен совходом управления ключа 9, а выход триггера 8 Соединен со входом управления ключа 10 и со входом измерителя 15 временных интервалов, выход которого является выходом 16 устройства. На вход 1 устройства поступают импульсы 17 напряжения длительностью Т (фиг. 2), равной времени распространения ультразвуковых волн в исследуемой среде на пути излучатель- . ближний приемник. На.вход 2 устройства поступают импульсь 18 напряжения длительностью Ху (фиг. 2), равной времени распространения ультразвуковых волн на пути излучатель -дальний приемник. При отсутствии входных импульсов полюса генератора 5 тока интегрирующих конденсаторов 6 я 12 через ключи 3, 4, 9 и id подсоединены к шине Земля . В момент появления импульса длительностьюС.(причем f. Т) ключ 3переводится в другое состояние, в котором находится на протяжении действия импульса. Одновременно под действием переднего фронта импу.пьса 19 длительностьюТ,1(, на S-вход тпигтет л 7, последний опрокидывается и размы кает ключ 9. Таким образом, один полюс конденсатора б отключается от шины Земля и через ключ 3 подсоединяется к генератору 5 тока. Ток, протекающий через конденсатор 6, понижает потенциал незаземленног полюса последнего на величину ,. -. , и г i где DO- ток генератора 5 пос тоянного тока; С - емкость интегри рующего конденсатора б. После окончания действия импульса длительностьюt ключ 3 возвращае ся в исходное положение. При появле нии импульса длительностью ключ 4 переводится в другое состояниеи генератор 5 тока подключается проти воположным полюсом к конденсатору б Ток, протекающий через конденсатор б, повышает потенциал последнего от носительно начального уровня на веЗойГ личину и,- - -19 (на фиг. 2), Д j -1 где . Под воздействием за него фронта импульса длительностью S-вход триггера 8 последний оп рокидывается 20 (на фиг. 2) и размы кается ключ 10. Через преобразователь 11 напряжение - ток и конденса тор 12 протекает . R- сопротивление преобразователя. В результате напряжение на конде саторе 12 и соответственно на входе компаратора 14 растет до напряжения ЕО 20 (на фиг. 2) опорного источник 13 напряжения на протяжении интервала времени & 21 (фиг.2), которое определяется из выражения З.,в С,Е где 0 --ток, протекающий через конденсатор 6} С-- емкость интегрирующего конденсатора 12; Е - напряжение источника 10 опор ного напряжения. Отсюда ЕО . CzCiREo где k Q const - масштабный коэффициент, т.е. длительность i-го импульса ©V на выходе 2 триггера обратно про порциональна i-му значению ни тервгшьного времени. Импульсы длительностью € поступают на вход измерителя временных интервалов, принцип действия которого при Je(i) -u(i)« u(i) в коорди натах времени описывается уравнением du где k. const коэффициент преоб1разования зарядной цэпи; k const коэффициент преобразования разрядной цепи; частота следования импульсов . Отсюда 0-.в(.)., const, где - J4 mkj После окончания переходного процесса0 -0-1 (00) К.Ь-Хо X - расстоя- const, где а kzX ние между приемниками. Поскольку S является постоянной величиной, то устройство обеспечивает измерение интервальной скорости V с постоянной динамической погрешностью, которая определяется только параметрами cxeNbj и не зависит от параметров сигнала ( в частности, от интервальной скорости V). Формула изобретения Устройство для измерения интервальной скорости, содержащее формирователь разности длительностей временных интервалов, два электронных ключа, преобразователь напряжение - ток, отличающееся тем, что , с целью повышения точности измерений путем обеспечения измерения интервальной скорЬсти с постоянной динамической погрешностью, оно дополнительно содержит два триггера с раздельными : входами, интегрирующий конденсатор, амплитудный компаратор, источник опорного напряжения и измеритель временных интервалов, причем S-входы триггеров соединены со входами формирователя разности длительностей временных интервалов и являются входами устройства, выход первого триггера соединен со входом управления первого электронного ключа,, выход второго триггера соединен со входом управления второго электронного ключа и со входом измерителя временных интервалов, выход которого является выходом устройства, R-входы триггеров соединены с выходом амплитудного компаратора, первый вход которого подсоединен к источнику опорного напряжения, -а второй вход соединен с незаземленным полюсом интегрирующего конденсатора, незаземленным контактом второго злектронного ключа и с выходом преобразователя напряжение ток.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Драбич П.П.|И Федорив Р.Ф. Линейный измеритель скорости распрострнения упругих колебаний в среде.Отбор и передачи информации. Сб. Киев, Наукова думка , 1976, вып. 47, с. 98-101.

2.Авторское свидетельство СССР 524150, кл. G 01 V 1/40, 1974.

3.Назаров И.А. и. др. Электронный вычислитель интервальной скорости распространения упругих колебаний для аппаратуры акустического каротажа. Геофизическое приборостроение. Сб. Л., Гостоптехиздат, 1961, вып.

9, с. 46-64.

4.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2623161 кл. G 01 V 1/40, 02.06.78 (прототип).

t 17

fpui. г