Устройство для измерения временных параметров сигнала трехэлементного акустического зонда Советский патент 1981 года по МПК G01V1/52 G04F10/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕННЫХ ПАРАМЕТРОВ СИГНАЛА ТРЕХЭЛЕМЕНТНОГО

I

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин, в частности, может быть использовано в аппаратуре акустического каротажа скважин для измерения временных параметров импульсного акустического сигнала.

Известно устройство, состоящее из двух измерителей интервалов времени и блока вычитания (1 .

Недостатками устройства являются зависимость выходных параметров измерителей от частоты следования измеряемых импульсов, трудность обеспечения идентичности измерителей временных интервалов, что снижает точность измерения иитервального времени, и наличие аппаратурных пульсаций выходного параметра измерителей, вызванных- неодновременным поступлением на запоминающие конденраторы зарядных и разрядных импульсов тока.

Известно устройство, содержащее генератор постоянного тока, три управляемых электронных ключа, разрядный дозирующий конденсатор и запоминающий конденсатор 2.

Недостатком устройства является то, что шо измеряет лищь один временной параметр АКУСТИЧЕСКОГО ЗОНДА

сигнала акустического зонда - интервальное время, а также наличие аппаратурных пульсаций.

Известно также устройство для измерения интервального времени, в которое с целью умеиьщения уровня аппаратурных пульсаций, дополнительно введены диод и буферный конденсатор. На буферном конденсаторе происходит сравнение двух временных интервалов 3.

10

Недостаток устройства заключается в том, что зарядный импульс тока поступает на запоминающий конденсатор на протяжение интервала времени, равного разности длительностей входных импульсов, а разряд осуществляется

15 с помощыь дозирующего конденсатора и разрядного ключа мгновенно. Поскольку зарядные и разрядные сигналы поступают на запоминающий конденсатор неодновременно и имеют различную форму, то выходной параметр уст20ройства содержит аппаратурные пульсации, которые снижают точность измерения. Кроме того, устройство измеряет лищь один параметр импульсного акустического сигнала. 38 Наиболее близким к предлагаемому по технической сущиости является устройство, состоящее из двух управляемых электронных ключей, первые коитакты которых подсоединены к шиие Земля, 1зторые - ко входу усилителя, в цепь отрицательной обратной связи которого включен запоминающий конденсатор, автономного генератора постоянного тока, полюса которого подключены к средним контактам электронных ключей формирователя коммутирующих импульсов, вход которого соединен 00 входом управления первого и является входом устройства, а выход формирователя соединен со входом управления генератора линейно нарастающего напряжения, одним входом схемы совпадений и входом компаратора, гой вход которого соединен с выходом усилителя постоянного тока, выход компаратора соединен с другим входом схемь совпадений, а выход последней соединен со входом управления в.торого ключа. Выходной параметр ус1}н йства не содержит аппаратурных пульсаций (41. Недостаток устройства - обеспечение измерения длительности лишь одного импульса. Цель изобретения - расишрение фуикшонал ных возможностей и повышеиие точности изме рения интервального времени. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения временных параметров сигнала трехэлементного акустического зонда, содержащее два управляемых электрон1ШХ ключа, автономный генератор постояшюго тока, генератор линейно нарастающего на(фяже иия, формирователь коммутирующих импульсов, компаратор, схему совпадений, усилитель постоянного тока, один из входов которото заземлен, а в цепь отрицательиой обратной свя зи включен запоминающий конденсатор, щт этом первые контакты электронных клияей заземлены, средние контакты подсоединены к генератору постоянного тока, первым входом устройства является управляющий вход п вого электронного ключа, второй вход устройства соединен со входами фор1 шроватепя коммутирующих импульсов и генератора линейно нарастающего напряжения, выход которого соединен с первым входом компаратора, выход последнего подключен к первому входу схемы совпадений, второй вход которой соединен со вторым входом устройства, а выход схеми совпадений соединен с управляющим входом второго электронного ключа, дополнительно введены два коммутарующих ключа, второй усилитель постоянного тока, второй запоминающий конденсатор и схема вычитания постоян ных напряжений, причем средний контакт первого коммутирующего ключа соединен со вторыми контактами обоих электронных ключей, первый крайний контакт первого коммутирущего ключа соединен с первь м входом перого усилителя постоянного тока, второй крайий контакт первого коммутирующего ключа оединен с первым входом второго усилителя остоянного тока, второй вход которого заземен, а в цепь отрицательной обратной связи коорого включеи второй запоминающий конденатор, первый и второй крайние контакты втоого коммутирующего ключа подключены к ыходам усилителей постоянного тока, средний онтакт второго коммутирующего ключа содинен со вторым входом компаратора, а упавляющие входы коммутирующих ключей содинены с выходом формирователя коммутиующих импульсов, выходами всего устройства вляются вьсходы усилителей постоянного тоа, соедашенные со входами вычитания постонного напряжения, выход которой является ретьим выходом устройства. На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы. Устройство состоит из двух управляемых электронных ключей 1 и 2, генератора 3 постояшюго тока, генератора 4 линейно нарастающего напряжения, формирователя 5 коммутирующих импульсов, комм)ггирующих ключей 6 и 7, запоминающих конденсаторов 8 н 9, усилителей 10 и 11 постоянного тока, компаратора 12, схемы 13 совпадений и схемы 14 вычитания постоянных напряжений, первый и второй входы 15 и 16 устройства, первый, и третий выходы 17-19. Полюса генератсфа 3 тока через контакты ключей I и 2 оодсоедингаы к шине Земля. Вторые контакт ключей 1 и 2 соединены со средним к(жтактом ключа 6. крайних коитакта ключа 6 соединены с инверошми входами усилителей 10 и 11, 1фямые входы которых подсоединены к ашне Земля. В цепь отрицательной обратнскн связи ушлителей включены запоминающие конденсаторы 8 и 9. Выходы усилителей подключены к крайним контактам ключа 7, средний контакт которого подсоединен к одному входу компаратора. Другой вход компаратора соединен с выходом генератора 4 линейно нарастающего напряжения, вход которого соединен со входом формирователя 5 коммутирующих импульсов. Выход формирователя 5 соединен со входами управления ключей 6 и 7. Выход компаратора 12 соедииен с одним из входов схемы совпадений, другой вход :которой| соединен со входом формирователя 5. Выход схемы совпадений соединен со входом управления ключа 2. Выходы усялителей, являющиеся выходами устройства (клеммы 17 и 18), подключеиы ко входам схемы 14 вычитания постояшшк напряжений. Выход схемы 14 является третьим выходом устройства (клемма 19), Устройство работает следующим образом. На вход 15 подается последовательность чередующихся импульсов длительностями т н и Г2{ (фиг. 2в), а на вход 16 подаются импульсы дШ1тельностью То const (фиг, 26), перед ний фронт которых соответствует моменту воз буждения упругих волн излучателем акустического зонда. При поступлении на вход 15 i-ro импульса длительностью TI ключ 1 переключается таким образом, что один полюс генератора 3 тока подсоединяется ко входу усилителя 10. Одновременно с зарядной цепью начинает работат и разрядная цепь. Под действием положительного импульса TO на выходе генератора 4 образуется пилообразное напряжение (фиг. 2г), которое подается на первый вход компаратора 12. На второй вход компаратора подается напряжение Ui с выхода уоиштеля 10. В момент превыщенкя напряжением с выхода генератора 4 значения U (фиг. 2д) компаратор переходит в другое состояние и напряжение на его выходе изменяет свой знак (фиг. 2е). Им пульс с выхода компаратора подается на первый вход схемы совпадений. На второй вход схемы совпадений подаются импульсы, поступающие на вход 16 устройства. На выходе схе мы совпадений образуется импульс (фиг. 2ж) длительностью G(Ui) пропорциональной Ui, т.е. G(UI) kUi, где k const - коэффициеит пропорциональности. С выхода схемы совпадений импульс длительностью G(Ui) подается на вход управления ключа 2, под его действием которого подсоедшшет к запоминающему конденсатору 8 второй полюс генератора постоянного тока. Поскольку импульсы и G(Ui) действуют на ключи 1 и 2 одновременно, то на протяжении времени, равного по вепичине G(Ui), генератор 3 тока будетзакорочен ключами 1 и 2 н на запоминающий конденсатор зарядные и разрядные сигналы поступать не будут. По окончании действия импудьса G(Ui) ключ 2 возвращается в исходное состояние и запоминающему конденсатору 8 сообщается заряд Д01 loir и - G(U,) Jo (т, kU,),(l) тое 1о - ток генератора 3. Задним фронтом импульса 1о напряжение на выходе формирователя изменяет свой знак (фиг. 2в) и ключи 6 и 7 отсоединяют от схемы усилитель 10 и подсоединяют усилитель 11. Действием i-ro импульса Тгл описанный про цесс повторяется за исключением того, что инфорАвция о значении т записьшается в память конденсатора 9, т.е. последнему сообщается количество заряда ДОа |O(TJ - kUi) Действием каждой пары импульсов TI , fj. напряжения на конденсаторах ё и 9 будут возрастать до тех пор, аак& не окончится переходный процесс, т,е., когда , 0; .ев О Приравнивая правые части уравнений (1) и (2) к нулю, получаем U.icc) Кот,(3) Uiteo) KoTj I ще KG - const - масштабный коэффициент измерения. После окончания переходаого процесса ток генератора 3 на запоминающие конденсаторы не поступает, поскольку G(Uieo) Г и G(U2t) Tj (генератор замкнут ключами 1 и 20 Следовательно пульсация выход плх напряжений Uj и U2 практически отсутствует. Напряжения Ui и Ui подаются на схему 14 вычитания, на выходе KOTopbiNffl. устанавливается напряжение УЗ U2 - Uj Ко(Т2 - т,) КоДт Как видао из формул (3) и (4) в устройстве осуществляется измерение временных ий- . тервалов TI, Т2, Дт р одинаковым масштабным козффициентом, что позволяет точно определить интервальное время Дт. Кроме того, поскольку TI и Т2 измеряются с одинаковыми масштабными коэффициентами, то предлагаемое устройство удобно и целесообразно использовать в аппаратуре акустического каротажа скважин, содержащей помехозащищенные устройства, для автоматического псжска и вь делеиия первых вступлений продольных волн на приемники акустического зонда. Предлагаемое устройство по сравнению с известным позволяет измерять три параметра импульсного акустического сигнала, т.е, обладает более широкими функциональными возможностями. Формула изобретения Устройство для измерения временных параметров сигнала трехэлементного акустического зонда, содержащее первый и второй управляемые электронные ключи, автономный генератор постоянного тока, генератор линейно нарастающего напряжения, формирователь коммутирующих импульсов, компаратор схему совпадений, усилитель постоянного тока, один из ходов котого заземлен, а в цепь отрицательой обратной связи включен запоминающий онденсатор, при этом первме контакты электонных ключей заземлены, средние контакты одсоединены к генератору постоянного тока, ервым входом устройства является управлящий вход первого электронного ключа, втоой вход устройства соединен со входами формирователя коммутирующих импульсов и генератора линейно нарастающего шпряжения, выход которого соединен с первым входом компаратора, выход последнего подключе н к первому .входу схемы совпадений, второй вход котхзрой соединен со вторым входом устройства, а вькод схемы совпадений соединен с управляющим входом второго электронного ключа, отличающееся тем, что, с целью расщире1Шя функциональных возможностей и повышения точности измерения интервального времени, в устройстве допошштельно введены два коммутирующих ключа, второй усилитель постоянного тока, второй запоминающий конденсатор и схема вычитания постоявных напряжений, причем средний контакт первого коммутирующего ключа соединен со вто{ялми контактами обоих электронных ключей, первый крайний контакт первого коммутирующего ключа соединен с отрицательным входом первого усилителя постоянного тока, второй крайний контакт первого, коммутирующего ключа соединен с отрицательным входом второго усилителя постоянного тока, второй вход которого заземле1а, а в цепь отрщателыюй обратной связи включен второй запоминающий конденсатор, первый и второй крайние контакты второго коммутирующего ключа подключены к выходам первого и второго усилителей постоянного тока соответственно, средний контакт второго коммутирующего ключа соединен со вторым входом компаратора, а управляющие входы коммутирующих ключей соединены с выходом формирователя коммутирующих импульсов, выходами всего устройства явлйются выходы усилител.ей постоянного тока, соединенные со входами схемы вычитания постоянного напряжения, выход Которой является третьим выходом устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Ивакин 3, Н., Карус Е, В., Кузнецов О. Л, Акустический метод исследования скважин. М., Недра, 1978, с. 152-154. .

2.Преобразователи измерительных информационных систем. Киев, Наукова думка, 1978, с. 32.:

3.Медвидь Я. В., Федорив Р. В. Повьшение точности измерения интервального времени при акустическом каротаже скважин. Сб. Геофизическая аппаратура. Бьш. № 64, 1978, с. 120123.

4.Авторское свидетельство СССР № 619894, кл. G 04 F 10/00, 1976 (прототвд).

«

U(t) .

Ct

О.

.1L

f

JL

гЧ

fbCH

b

X 3

g/Уг/

Дг

.2