Устройство для измерения интервалов времени Советский патент 1982 года по МПК G04F10/04 

Изобретение относится к акустическим измерениям, а именно к устройствам для измерения времени распространения упругих колебаний в осадочных породах, слагающих дно водоемов или в породах стенок скважин при акустическом каротаже. Известно устройство для измерения интервалов времени, содержащее компаратор , подключенный к единичному входу триггера, управляющего двумя ключами и счетчиком, интегратор, преобразопатель напряжение-интервал, генератор опорной ча.стоты, подключенный к входам двух логических схем И и логической схемы ИЛИ т. Недостатком известного устройства является резкое снижение точности кор рекции интервала времени при изменении амплитуды принятого сигнала. Наиболее близким к предлагаемому является устройство .цля измерения интервалов времени, содержащее усилители , первое и второе пороговые устройства-с рмирователи, входы которых соединены между собой, а выходы раздельно подключены через измерители интервалов времени ко входу сумматораС2. Недостатком известного устройства является резкое ухудшение точности коррекции интервала времени при изменении амплитуды принятого сигнала в условиях шумов. Цель изобретения - повышение точности измерения при изменении амплитуды принятого сигнала в условиях шумов. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее усилитель, а также первое и второе пороговые устройства-формирователи, входы которых соединены между собой, а .выходы раздельно подключены через измерители интервалов времени к входу сумматора, введены посл1вдовательно соединенные блок управления и нормализатор, вход которого подключен к выходу усилителя, а выход подключен к входам первого и второго пороговых устройств, при этом вход блока управления подключен к входу первого формирователя, а выход - к входам перво го и второго измерителей интервалов времени, выходы пороговых устройств раздельно подключены к входам соответствующих формирователе, при этом выход первого порогового устройства подключен к входу второго формирователя. На фиг. 1 изображен импульс упругих колебагий на. входе усилителя; на фиг. 2 - структурная схема устрой/ctBa для измерения интервалов времени; на фиг. 3 функциональная схема блока управления; на фиг. k - функцйональная схема нормализатора амплитуды сигнала. Схема (фиг. 1) содержит тактовый импульс I, импульс 11 на входе усилителя при затухании в среде, равном (Ь, импульс Ш на входе усилителя при затухании в среде, равном р)ур шумы 1У, истинное время распространения упругих колебаний от момента излучения до момента пересечения сигналом в приемном тракте нулевого уров-; ня, 4t - время распространения упругих колебаний от момента излучения до момента пересечения сигналом в при емном тракте первого порогового уровНЯ v для импульса 11, - время пребывания Сигнала между первым v и вторым v пороговыми уровнями для импульса 1 1 , 4t - время распространения упругих колебаний от момента излу чения до момента пересечения сигналом в приемном тракте первого порогового уровня v для импульса Ш, Atl - время пребывания сигнала между первым V, и вторым пороговыми уровнями для импульса Ш.-При этом i-At,- ti-M:- i Устройство содержит (см. фиг. 2) блок 1 управления, усилитель 2, нормализатор 3 амплитуды сигнала, первое пороговое устройство k, второе пороговое устройство 5 первый 6 и второй 7 формирователи временного ин- . тервала, первый измеритель 8 временноГо интервала, второй измеритель 9 временного интервала и сумматор 10, причем нормализатор 3 амплитуды сигна ла по первому входу соединен с выхо96дом усилителя 2, по второму входу с блоком 1 управления, а по выходу со входами пороговых устройств t и 5. Выход первого порогового устройства соединен со входами формирователей 6 и 7 временных интервалов, второй формирователь 7 временного интервала по второму входу соединен с выходом второго порогового устройства 5, а по выходу - со вторым измерителем 9 временного интервала, первый формирователь 6 временного интервала по второму входу соединен с блоком 1 управления, а по выходу - с первым измерите- временного интервала, измерители 8 и 9 временных интервалов по второму входу соединены с блоком 1 управления, а по выходу - с сумматором 10. Блок 1 управления содержит тактовый генератор 11, триггер 12, схему 13 совпадения, первую 1 и вторую 15 линии задержки, причем выход тактового генератора 11 соединен со счетным входом триггера 12, вхоДОМ первой линии 1 задержки и вторым входом первого формирователя 6 временного интервала, схема 13 совпадения по первому входу соединена с прямым выходом триггера 12, по второму входу - с выходом второй линии 15 задержки, и по выходу - со вторым входом нормализатора 3 амплитуды сиг нала, выход первой линии k задержки соединенсо входом второй линии 15 задержки, инверсный выход триггера 12 соединен со вторыми входами измерителей 8 и 9 временных интервалов. Нормализатор 3 амплитуды сигнала содержит аналоговый ключ 16, пиковый детектор 17, устройство 1В деления и управляемый аттенюатор 19 причем аналоговый ключ 16 по первому входу соединен с выходом усилителя 2, по второму входу - с блоком 1 управления, а по выходу - с пиковым детектором 17. Управляемый аттенюатор 19 по первому входу соединен с выходом усилителя 2, по второму входу - с выходом устройства 18 деления, а по выходу со входами пороговых устройств- и 5, выход пикового детектора 17 соединен со входом устройства 18 деления. Измерение временного интервала производится за 2 такта излучения-приема. Устройство работает следующим образом. После заглубления в грунт приемноизлучающей системы и включения аппар а-. тактовый генератор 11 блока; управления 1 вырабатывает Первый так вый импульс, который опрокидывает триггер 12, выдающий разрешающий потенциал на схему 13 совпадения и запускает пзрвую линию 1/ задержки. Зад ним фронтом первой линии 1 задержки запускается вторая линия 15 задержки Линии Ц и 15 задержки служат для повышения помехозащищенности и позволяют осуществить временную селекцию принятого сигнала. Импульс с выхода второй линии 15 задержки через схему 13 совпадения поступает на вход аналогового ключа 16 и открывает его на время вероятного поступления сигнала на усилитель 2. При:|ятый сигнал усиливается усилителем 2, и через открытый аналоговый ключ 16 поступает на пиковый детектор 17 где запоминается. Устройство 18 деления осуществляет операцию деления - JL; , где у - выходная величина а аналоговом или цифровом виде; X - величина, пропорциональная напряжению на выходе пикового детектора 17; 1 - масштабный коэф 5ициент. Сигнал с выхода устройства 18 деления устанавливает управляемый аттенюатор 19 в такое положение, что прошедший через него во втором такте работы принятый сигнал будет иметь строго определенную амплитуду, равную уровню нормировки V(j. Второй так товый импульс запускает первый формирователь 6 временного интервала и вторично опрокидывает триггер 12, который запирает схему 13 совпадения Принятый во 2-м такте сигнал усилибается усилителем 2, приводится к единичному уровню УО нормализатором |амплитуды сигнала, и поступает на вхо ды пороговых устройств t и 5. При достижении сигналом первого порогового уровня первое пороговое устройство А выдает импульс, который поступает на первый формирователь временного интервала, заканчивая формирование временного интервала от момента излучения до момента превышения сигналом первого порогового уровня. Импульс с выхода первого порогового устройства t поступает также на второй (юрми рователь 7 временного интервала и запускает его. При достижении сигналом второго порогового уровня.второе поро говое устройство 5 вырабатывает импульс, который поступает на второй формирователь 7 временного интервалаи заканчивает формирование импульса, равного времени пребывания сигнала между первым и вторым пороговыми уровнями. Импульсы с выходов формирователей 6 и 7 временных интервалов поступают на первые входы измерителей временных интервалов 8 и 9, на вторые входы которых поступает разрешающий потенциал с выхода триггера 12 блока 1 управления. Если первый и второй пороговые уровни выбраны так, что время пребывания сигнала от момента пересечения нулевого уровня до первого порогового уровня равно времени прёбыва- НИИ сигнала между первым и вторым пороговыми уровнями, то на измерители временных интервалов подается одна и та же опорная частота. Если эти времена пребывания выбраны кратными, то соответствующим образом подбираются и опорные частоты, питающие измерители 8 и 9 временных интервалов. После измерения временных интервалов на измерителях 8 и 9 временных интервалов устанавливаются коды, соответствующие измеряемым временным интервалам. Эти коды подаются на сумматор 10, где; из кода, соответствующего временному интервалу от момента излучения до момента пересечения первого порогового уровня, вычитается код, соответствующий временному интеовалу, равному времени Пребывания сигнала между первым и вторым пороговыми уровнями. Использование в устройстве для измерения интервалов времени таких элементов как нормализатор и блок управления позволяет значительно повысить точность измерения при изменении амплитуды принятого сигнала в условиях шушумов, особенно при малых базах измерения и понижении диапазона используемых частот, когда время распространения между излучателем и приемником соизмеримо с длительностью первого вступления принятого сигнала. Кро- ме того, данное устройство позволяет проводить измерение временных интервалов двухэлементным зондом, состоящим из одного излучателя и одного приемника, с точностью (, а при понижении диапазона используемых частот даже лучшей), присущей трехэлементным зондам, состоящим из одного излучателя и двух приемников или двух излучателей и одного приемника, т.е.

позволяет упростить устройство, сниг эить усилие для заглубления и извлечения зонда из грунта дна водоема, что позволит упростить устройство для заглубления и извлечения зонда.

Формула изобретения

Устройство для измерения интерва лов времени, содержащее усилитель, а также первое и второе пороговые устройства-формирователи входы которых соединены между собой, а выходы раздельно подключены через измерители интервалов времени к входу сумматора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения при изменений амплитуды принятого сигнала в условиях шумов, в

него введены последовательно соединен ные блок управления и нормализатор, вход которого подключен к выходу усилителя, а выход подключен к входам

первого и второго пороговмх устройств, при этом вход блока управления подключен к входу-первого формирователя, а выход - к входам первого и второго 14 змерителей интервалов времени, выходы пороговых устройств раздельно подключены к входам соответствующих формирователей, при этом выход первого порогового устройства подключен к входу второго формирователя.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР JH 607176, кл. G 0 F Ю/Р, 1976. 2, Авторское свидетельство СССР

№ 207263, кл. G 0 F 10/0, 1967.

фг/х. /

фуг, I