Измеритель интервальной скорости Советский патент 1982 года по МПК G01V1/52 

(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ИНТЕРВАЛЬНОЙ СКОРОСТИ

Изобретение относится к области геофизических исследований скважин акустическими методами и может быть использовано в промысловой геофизике аля измерения скорости распространения упругих колебаний в околоскважинном пространстве. Известно устройство, содержащее формирователь постоянного заряда в импульсе, электронные ключи, запоминающий ко денсатор и разрядный резистор ij. Однако выходной параметр устройства содержит аппаратурные пульсации. Кроме того, параметр переходного процесса этого устройства зависит от измеряемой скорости, что не позволяет обеспечить оптимальную погрешность измерения, содержащую статическую и динамическую составляющие. Известно также устройство, содержащее импульсный генератор, схему совпадений, реверсивный счетчик, усилительформирователь, управляющий коммутатор, ключевой регистр, регистр памяти, функциональный преобразователь, синхронизатор и схему коррекцииf2. Однако устройство отличается сложностью схемной реализации и имеет те же недостатки, что и предыдущее устройство. Наиболее близким по технической сутиности к предлагаемому является устройство, которое содержит формирователь разности длительностей импульсов, два электронных ключа, преобразователь напряжение - ток, два триггера, интегрирующий конденсатор, амплитудный кймпаратор, -ИСТОЧНИК опорного напряжения и измеритель временных интервалов, первые входы триггеров соединены с входами формирователя разности длительностей импульсов и являются входами устройства, выход первого триггера соединен с управляющим входом первого электронного ключа, выход второго триг гера соединен с управляющим входом второго электронного ключа и с входом измерУ1теля временных интервалов, вы- ход которого является Bbixoaoivt устройст ва, вторые триггеров соединены с выходом амплитудного компаратора, первый вход которого подсое.танен к источнику опорного напряжения, а второй вход соединен с незаземленной обкладкой интегрирующего конденсатора, незаэемленным контактом второго электронного ключа и с выходом преобразователя напряжение - токГЗ. Недостаток этого устройства заклк чается в том, что его выходной параметр определяется многими элемента- . ми рхемы и выражается формулой . с.о., , а.г : Л ,где С - - велич гаа емкости интегрирующего конденсатора, входящего в формтфователь разнос ти длительностей импульсов С ( - величина емкости интегрирующего конденсатора : сопротивление преобразователя напряжение - ток-, д - величина напряжения опорног источника-, Лп - величина тока генератора то ка, входящего в формирова тель разности длительностей импульсов Кл- коэффициенты преобразования измерителя временных интервалов. Очевидно, :. что в реальных условиях перечисленные элементы схемы не являются абсолютно стабильными и в югроцес се эксперимента могут в некоторых пределах изменяться; что приводит к измен нию масштабного коэффициента а измере ния скорости и, следовательно, к снижению точности измерения. Целью изобретения явпяется понлтшение аппаратурной точности измерений. Поставленная цель достигается тем, что измеритель интервальной скорости, содержащий формирователь разности дл№тельностей импульсов, первый и второй триггеры, амплитудный компаратор, источник опорного напряжения, нормально замкнутый электронный ключ, интегрирующий конденсатор, преобразователь напряжение - ток и первый нормально разсжоснутый электронный ключ, причем первый вход формирователя разности дли тельностей импульсов является первым входом измерителя и соединен с первым входом первого триггера, второй вход которого является вторым входом ИЗМ&рителя, первый вход второго триггера соединен с выходом компаратора, первый вход последнего подсоединен к источнику опорного напряжения, а второй вход компаратора соединен с незаземленной обкладкой интегрирующего конденсатора и выходом преобразователя напряжение - ток через незаземленный контакт нормально замкнутого электронного ключа, вход упраления которого соединен с выходом второго триггера, а выход формирователя разности длительностей импульсов соединен с незаземленным контактом первого нормально разомкнутого электронного ключа, дополнительно содержит схему ИЛИ , элемент задержки, запоминающее устройство, первый, второй и третий одновибраторы, второй и третий нормально разомкнутые электронные ключи, накопительный конденсатор и усилитель постоянного тока, причем один вход схемы ИЛИ соединен с вторым входом первого триггера, выход схемы ИЛИ соединен с вторым входом формирователя разности длительностей им,пульсов, вход элемента задержки соединен с первым входом формирователя разности длительностей импульсов, выход - с входом первого одновибра- тора, выход которого соединен с входом управления первого нормально разомкнутого электронного ключа и входом второго однОвибратора, вход запоминающего устройства соединен с выходом формирователя разности длительностей импульсов через незаземленный контакт первого разомкнутого электронного ключа и первыми контактами второго и третьего нормально разомкнутых электронных клк чей, вход управления запоминающего устройства соединен с -выходом первого триггера, выход - с входом преобразователя напряжение - ток , второй контакт второго нормально разомкнутого электронного ключа соединен с незаземленным входом усилителя постоянного тока, в цепь отрицательной обратной связи которого включен накопительный конденсатор, второй контакт третьего нормально разомкнутого электронного ключа соединен с выходом усилителя постоянного тока, являющимся выходом измерителя, вход управления третьего нормально разомкнутого электронного ключа соединен с выходом второго одновибратора и вторым входом второго триггера, вход управления второго нормально разсыкнутого электронного ключа соединен с выходом третьего одновибраго- ра, вход которого соединен с выходом второго трнггера и другим входом схемы ИЛИ. На фнг. 1 представлена функциональ ная схема устройства-, на фиг. 2 - временные диаграммы импул сов в различных точках схемы. Измеритель состоит из формирователя 1 разности длительностей импульсов, содержащего генератор 2 постоянного тока два электронных ключа 3 и 4 и интегрирующий конденсатор 5, схемы ИЛИ 6, триггера 7, элемента 8 задержки, первого одновибратора 9, первого нормально разсмкнутого ключа 10, запоминающего устройства 11, преобразователя 12 напряжение- ток, второго одновибратора 1 второго и третьего нормально разомкнутых ключей 14 и 15, второго триггера 16, интегрирующего конденсатора 17, на копительного конденсатора 18, усилителя 19 постоянного тока, нормально замкнутого электронного ключа 2О, третьего одновибратора 21, источника 22 опорного напряжения и компаратора 23. Клеммы 24 и 25 являютсявходами устройства, клеммы 26 и 27 входами формирс/вателя 1, клемма 28 - выходом форнмирона теля 1 и клемма 29 - выходом устройства. Один вход формирователя 1 соединен с входом элемента 8 задержки и одним входсм триггера 7, другой вход которого соединен с одним из входов схемы ИЛИ. Выход ИЛИ соединен с другим входсм формирователя 1. Выход формирователя 1 соединен с незаземленным контактом ключа 10, входом за.поминающего - устройства 11 и через ключ 14 - с входом усилителя 19, а через ключ 15 - с выход(эм .усилителя 19. Выход элемента 8 задержки соединен с входом одновибратора 9, выход которого соединен с входом управления ключа 10 и входом одновибратора 13, Выход триггера 7 соединен с входом управления запоминающего устройства 11 а его соединен с входом преобразователя 12 напряжение - ток, выход которого соединен с незаземленной обкла кой конденсатора 17, незаземленным ко№ тактом ключа 20 и одним входом компаратора 23. Другой вход компаратора подсоединен к источнику 22 опорного напря- жения. Выход одновибратора 13 соединен с входом управления ключа 15 и одним входом триггера 16, другой вход которого соединен с выходом компаратора 23. Выход триггера 16 соединен с другим входом схемы ИЛИ 6, входом управления 9 126 люча 2О и входом оаковибратора 21, выход которого соединен с входом управения ключа 14. Накопительный конден атор 18 включен в цепь отрицательной братной связн усушителя 19, На клемму 24 поааны импульсы напряения алителоностью t(|; (фиг. 2а), а на лемму 25 - плитеяькостью {фиг. 26). При отсутствии вхраных импульсов, полюса генератора 2 тока и конденсатор 17 закорочены через ключи 3, 4 и 2О на шину Земля. В момент появления импульса длителен ностью Т .я) ключ 4 переводится в другое состояние, в котором находится на протяжении действия импул са. Одновременно, под воздействием переднего фронта импульса длительностью Т , триггер 7 переводится в такое состояние (фиг. 2г), что запоминающее устройство 11 подсоединяется к выходу формирователя 1. На протяжении действия импульса длительностью :,, конденсатор 5 заряжается током Со генератора 2 до напряжения величиной где С - величина емкости конденсатора После окончания действия импульса t кп 4 возвращается в исхоаное состояние... При появлении импульса длительностью Со переводится в другое состояние ключ 3 и к конденсатору 5 поаклн чается другой полюс генератора 2. В результате конденсатор 5 перезаряжается током 3 о на протяжении действия импульса t . В момент окончания импульса п. форМ1фуется напряжение на конденсаторе 5 ,, V4r;. ./- «i Задним фронтом импульса tijj триггер7возвращается в исходное состояние, запоминающее устройство отсоединяется от конденсатора 5 и ha выходе запоминающего устройства 11 остается напряжение и;,л-сг) Задержанный задний 4РОНТ импульса ff,. (фиг. 2 г, д) подается на вход одновибратора 9. Последний формирует импульс, указанный на фиг. 2д. Под дай1ствием этого импульса ключ 10 закорачивает конденсатор 5 и последний разряжается. Задним (} онтом импульса с выхоаа одновибратора 9 запускается одновибратор 13. Под действием импульса с выхода одновибратора 13 (фи1 2е) ключ 15 подсоединяет -конденсатор 18 и в последнем записывается количество заРяааЯГ ЙыУЗадним фронтом импульса с выхода одновибратора 9 опрокидывается триггер 16. Ключ 2О размыкается и конденсатор 17 заряжается током 1- -Ъ где О, - сопротивление преобразователя 12.В момент, когда напряжение на конденсаторе 17 равно величине напряжения ЕО опорного источтиса 22 (фиг. 2 ж) срабатывает компаратор и триггер 16 возвращается в исходное состояние. Таким обрезом, на выходе триггера 16 об разуется импульс длительностью 0,С,ЙЕо Ч; :im где С - величина емкости конденсатора Импулс G подается через схему ИЛ на вход ключа 4. Ключ 4 подсоединяет к конденсатору 5 генератор 2 тока и с конденсатора 5 снимается количество заряда с : дО .. В момент окончания импульса ч на конденсаторе 5 остается напряжение ,,-3,,. Задним (j oHTOM импульса Q запускается оановибратор 21 и конденсатор 5 разряжается через ключ 1.4 на вход ус литеяя 19. При этом накопительному ко денсатору 18 сообщается количество заряда ИС ® этом один цикл работы устройства заканчивается. По приходу следующей пары импульсо f(fH) idVo описанный процесс по торяется и конденсатору 18 сообщается количество заряда причем |M:|, Uc,. I и т. д. Напряжение на выходе устройства изменяется до тех пор, пока не окончится переходной процесс, т. е. когда ьс,-|.,о В установившемся режиме , следовательно .-j.Wlo. 126 Опреае;п1М из последнего выражения (i вых 0 - скорость распространения упругих колебаний на расстояНИИ UK E COnst- масштабный коэффициент измерения. Сравнивая масштабные коэффициенты предлагаемого устройства (KQ Eg) масштабным коэффициентом известного С-,Сг1ЯЕоК , „ ., ) 0 содержит .1 на четыре члена меньше. Это означает, что в устройстве исключены четыре составляклцие аппаратурной погрешности, вносимые нестабильностью величины тока Jjj генератора постоянного тока, величины емкости С и элементов схемы, входящих в коэффициенты К и Кп преобразования сигналов зарядной и разрядной цепи измерителя временных интервалов,, содержащегося в известном устройстве. Следовательно, ттоеолагаемое устройство обеспечивает . более высокую аппаратурную точность измерения интервальной скорости. Формула изобретения Измеритель интервальной скорости, содержащий формирователь разности длительностей импульсов,, первый и второй триггеры, амплитудный компаратор, иоточник опорного напряжения, нормально замкнутый электронный ключ, интегрируюший конденсате, преобразователь напряжение - ток и первый нормально разомкнутый электронный ключ, причем первый вход формирователя разности длительностей импульсов является первым входом измерителя и соединен с первым входом первого триггера, второй вход которого является вторым входом измерителя, первый вход второго триггера соединен с выходом ксмпаратора, первый вход последнего подсоединен к источнику опорного напряжения а второй вход компаратора соединён с незазга ленной обкладкой интегрирующего конденсатора и выходом преобразователя напряжение - ток незаземленный контакт нормально замкнутого электронного ключа, вход управления которого соединен с выходом второго триггера, выход формирователя разности длительностей импульсов соединен с незаземленным контактом первого нормально разомкнутого электронного ключа, отличающийся тем, что, с целью повышения аппаратурной точности :иэмвреиий, он дополнительно содержит схему ИЛИ, элемент задержки, запоминающее устройство, первый, второй и третий одновибраторы, второй и третий нормаль но разомкнутые электронные ключи, накоь пительвый .конденсатор и усилитель постоянного тока, причем один вход схемы ИЛИ соединен с вторым входом первого триггера, выход схемы ИЛИ соединен с вторым вкоаам формирователя разности длительностей галпульсов, вход элемента задержки соеШнен с первым входом формирователя разности длительностей импуль сов, выход - с входе первого одновибратора, выход которого соединен с входом управления первого но ыальнб разсжисиутого электронного ключа и входом второго одновибратора, вход запоминакшего устройства Соединен с вь1хоаом формтфователя разности длительностей импульсов незаза шенный контакт первого нормально разомкнутого электронного ключа и первыми контактами второго и третьего нс Ж1ально раз(лкнутых электронных ключей, вход управления запс {инающего устройства соединен с выходсм первого триггера, выход Запоминающего устройcTiea - с входом преобразователя напряжение - ток, второй контакт второго нормф1ьно разомкнутого электронного ключа соединен с незаземленным входом усилителя постоянного тока, в цепь отрииатёл 91 210 ной обратной связи которого включен )ia копительный конаенсатор. контакт третьего нормально разомкнутого алекгровного ключа соединен с выхолом усщигг ля постоянного тока, являющимся иыходом измерителя, вход управления третьего нормально разомкнутого длектронного ключа соединен с вы 11оаом второго одновибратора и вторым входом второго триггера, вход управления второго нор ;мально разса«(кнутого электронного элек-рронного ключа соединен с выходил тре-, тьего одновибратора вход которого соединен с выходсял второго триггера и другим входом схемы ИЛИ. Источники информации, 1финятые во внимание при экспертизе 1. Драбич П. П., Федсфив Р. Ф. Лийейный измеритель скорости распространен ния упругих колебаний в среде. Сб. Отбор и п юдача инфо{ 1ааии. Киев, Нау кова думка , 1976, вып. 47, с. 98-101. 2.Назаров И. А. в др. Электронный вычислитель интервальной скорости, расу пространения упругих колебаний для аппаратуры акустического каротажа. Сб. Теофизическое приборостроение. Л., Госто техиздат, 1961, вып. 9. с. 46-64. 3.Авторское свидетельство СССР по заявке NS 28О1420, кл. (, 01 V 1/4О, 25.07.79 (прототип).