SU1029117A1 - Well-type radiometer - Google Patents

Description

2. Скважинный радиометр по п. 1, о т л и ч а ю u| и и с   тем, что решающее устройство содержит квадратор , устройство вычитани  и два измерител  отношени , причем вход квадратора ,  вл ющийс  первым входом решающего устройства, соединен с входом делимого первого измерител  отношени , а выход- с входом делимого второго измерител  отношени  и вычитающим входом устройства вычитани , выход которого подключен к входам делителей измерителей отношени ,а вход  вл етс  вторым входом решающего устройства.2. The borehole radiometer in accordance with claim 1, about tl and h u u | and with the fact that the solver contains a quad, a subtractor and two ratio gauges, the quad input, being the first input of the solver, is connected to the input of the divisible first ratio gauge, and the output to the input of the divisible second ratio gauge and subtracting input of the device a subtraction, the output of which is connected to the inputs of the dividers of the ratio meters, and the input is the second input of the resolver.

Изобретение относитс  к приборам измерени  ионизирующих излучений и может быть использовано дл  исследовани  скважин методами  дерной геофизики .The invention relates to instruments for measuring ionizing radiation and can be used to study wells using nuclear geophysics methods.

Известен двухканальный радиометр с амплитудным разделением каналов, содержащий два датчика, смеситель, линию св зи, приемное устройство, состо щее из разделител , инвертора, усилител , дискриминаторов, ключей, регистраторов, схемы ИЛИ, линии задержки , одновибратора t JИзвестен радиометр с частотным разделением каналов, содержащийдетекторы , усилители, пересчетные устройства , генераторы синусоидальных колебаний, усилитель-смеситель, линию св зи, усилитель, полосовые/ фильтры, одновибраторы С23.A two-channel radiometer with amplitude channel separation is known, containing two sensors, a mixer, a communication line, a receiving device consisting of a splitter, an inverter, an amplifier, a discriminator, keys, recorders, an OR circuit, a delay line, a single-oscillator t. , containing detectors, amplifiers, counting devices, generators of sinusoidal oscillations, amplifier-mixer, line of communication, amplifier, bandpass / filters, C23 single-oscillators.

Известен скважинный радиометр с временным разделением каналов, состо щий из детекторов, усилителей, накопителей импульсов, цифро-аналоговых преобразователей, коммутаторов , линии св зи, системы разделени  каналов и регистрации 3J.A well-known downhole time-domain radiometer consisting of detectors, amplifiers, pulse drives, digital-analogue converters, switches, a communication line, a channel separation system, and a 3J recording system are known.

Недостатком известных устройств  вл етс  необходимость передачи по одной жиле каротажного кабел  нескольких случайных импульсных потоков от нескольких датчиков, что приводит к взаимному вли нию каналов и, как следствие, к погрешност м, возникающим при разделении сигналов, относ щихс  к различным информационным каналам.A disadvantage of the known devices is the necessity of transmitting several random impulse streams from several sensors through a single wire of the logging cable, which leads to the mutual influence of the channels and, as a result, to errors arising from the separation of signals related to different information channels.

Наиболее близким техническим решением к предложенному  вл етс  сквэ жинный радиометр, содержащий два датчика радиоактивного излучени , один из которых через управл емый делитель частоты, формирователь импульсов и кабель св зи соединен с входом, дискриминатора, а другой подключен к входу счетчика, генератор периодических импульсов и решакмцее устройстао The closest technical solution to the proposed is a square radiometer containing two radioactive radiation sensors, one of which is connected to the input of the discriminator through a controlled frequency divider, a pulse shaper and a communication cable, and the other is connected to the counter input, a periodic pulse generator and Resolving

Недостаток данного устройство также заключаетс  в необходимости передачи по одножильному кабелю нескольких независимых импульсных потоков, что приводит к ошибкам измерений.The disadvantage of this device is also the need to transmit several independent impulse streams over a single-conductor cable, which leads to measurement errors.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени  и передачи сигналов датчиков радиоактивного излучени .The aim of the invention is to improve the accuracy of measurement and transmission of signals from radioactive radiation sensors.

Поставленна  цеЛь достигаетс  тем, что скважинный радиометр, содержащий два датчика радиоактивного излучени , один из КОТОРЫХ через управл емый делитель частоты, формирователь импульсов и кабель св зи соединен с входом дискриминатора, а другой подключен к входу счетчика, генератор периодических импульсов иThe goal is achieved by the fact that a downhole radiometer containing two radioactive radiation sensors, one of which is connected to the discriminator input through a controlled frequency divider, a pulse shaper and a communication cable, and the other is connected to the counter input, a periodic pulse generator, and

5 решак цее устройство, дополнительно содержит элемент задержки, регистр, измеритель среднего значени  временных интервалов и измеритель среднего квадрата временных интервалов, при ,, чем выход генератора периодических импульсов через элемент задержки подключен к входу сброса счетчика, а непосредственно - к входу перезапи- си регистра, входы которого соедине , ны с выходами счетчика, а выходы с входами начальной установки управл емого делител  выход которого подключен к его входу управлени , вход измерителей среднего знаJ чени  временных -интервалов и среднего квадрата времемных интервалов соединены с выходом дискриминатора, а ; выходы - с входами решающего устройства . 3 , Кроме того, решающее устройство содержит квадратор, устройство вычитани  и два измерител  отношени , причем вход квадратора  вл етс  первым входом решающего устройства и соединен с входом делимого первого измерител  отношени , а выход - с входом делимого второго измерител  отношени  и вычитающим входом устрой ства вычитани , выход которого под ключен к входам делителей измерителей отношени , а вход  вл етс  вто рым входом решающего устройства. На фиг. 1 изображена блок-схема .скважимного радиометра; на фиг. 2 то же, решающего уст{юйства. Устройство содержит датчики радио активного излучени  1 и 2, упраап ек«й делитель частоты 3, регистр %, счетчик импульсов 5, элемент задерж ки 6, генератор периодических импуль сов 7 « формирователь импульсов 8, кабель св зи 3 дискриминатор 10, измеритель 11 среднего интервала вре мени между мс «ентами по влени  им-, пульсов, измеритель 12 среднего квад рата интервалов времени между моментами по влени  импульсов и решающее устройство 13. Выход датчика радиоактивного излу чени  1 соединен с входом управл емо го делител  частоты 3, выход которого соединен с его входом управлени  и через формирователь импульсов 8 и кабель св зи 9 с входом дискри минатора 10. Выход датчика радиоактивного излучени  2 соединен с входом счетчика импульсов 5, выходы которого .чере регистр подключены к входам установки коэффициента делени  управл емого делител  3. Выход генератора пе риодических импульсов 7 соединен с входом перезаписи регистра k и через устройство задержки 6 с входом сброса счетчика 5. Выход дискриминатора 10 соединен с входами измерителей 11 среднего значени  и измерител  12 среднего квадрата интервалов между моментами по влени  импульсов, выходы которых подключены к входам решающего устройства 13, выходы которого  вл ютс  выходами устройства. Решающее устройство 13 (фиг. 2) содержит квадратор k, устройство вычитани  15 и два измерител  отно17Г шени  16 и 17, выходы которых  вл ютс  выходами решающего устройства 13. Вход квадратора 14  вл етс  первым входом решающего устройства 13 и соединен с выходом измерител  11 среднего интервала и входом делимого измерител  отношени  17. Выход квадратора Т соединен с входом делимого измерител  отношени  16 и с- входом вычитани  устр1ойства вычитани  16, вход которого  вл етс  вторым входом решающегог .устройства 13 и подключен к выходу измерител  12 среднего квадрата интервалов , а выход ссзединем с входами делителей отношени  16 и 17. . Принцип действи  устройства заключаетс  в модулировании параметра функции распределени  одного из случайных потоков другим случайным потоком . Образующийс  результирующий импульсный гюток представпйвт собой сг чайную последовательность импуль-; сов одинашэвой амплитуды4 функци  распределени  временных интервалов между моментами по влени  импульсов в котором содержит информацию об иитеисивност х первого и второго исходных случайных импульсных потоков. Эта инн)Ормаци  легко извлекаетс  путем статистической обработки результирующего импульсного потока. Устрсмство работает следующим образом . Импульсы датчика радиоактивного излучени  1 поступит на управл емый делитель частоты 3, представл ющий собой счетчик, в который предварительно записываетс  чисгю, находивщеес  в регистре k. Импульсы датчика радиоактивного излучени  1 последовательно списывают число в делителе 3 до нул , после чего на его выходе по вл еУс  импульс, который поступает на вход управлени  делител  3 и устанавливает в нем новое число, которое в этот момент находитс  в регистре k. Этот процесс непрерывно повтор етс , а выходные импульсы делител  3 поступают на формирователь 8, где они формируютс  по длительности и амплитуде, и далее подаютс  на кабель св зи 9. Информационным элементом импульсного потока, поступающего на кабель св зи S,  вл етс  случайный интервал времени & между моментами по влени  импульсов. Импульсы датчика радиоактивного излучени  2 поступают на вход счетчика 5f где они накапливаютс  в тече ие интервала времени Т, который равен периоду следовани  импульсов на выходе периодического генератора 7. При по влении очередного импульса генератора 7 осуществл етс  перезапись содержимого счетчика 5 в регист Ц и сброс счетчика 5 задержанным на врем  перезаписи импульсом генератора 7. Таким образом, при каждом такте срабатывани  генератора 7 (через ин тервал времени Т) в регистре f осуще ствл етс  очередна  смена случайного числа N. Эти случайные числа N через случайные интерва/ы времени 6 переписываютс  в делитель 3 и определ ют его коэффициент делени  частоты при формировании очередного интервала между импульсами на входе кабел  св зи 9. Если бы число N в регистре было посто нным, то статистические характеристики интервала между выходным импульсами делител  3 описывались бы распределением Эрланга (N-l)-ro пор дка (} Р, (б) где п. - интенсивность импульсного потока на выходе датчика 7 N - коэффициент делени ; в - длительность интервала между импульсами, Поскольку числа II случайны, то распределение (1) можно трактовать как условную плотность веро тности P(0/ri) по влени  интервала & при фиксированном N. Закон распределени Q(N) случайно величины N  вл етс  пуассоновским, т.е.., (nzT У . где Т - период следовани  импульсов генератора 7; Пл - интенсивность импульсного потока на выходе датчика 2 Совместное распределение случайны величин N и© описываетс  двумерной функцией распределени  W{6ill) P(Q/N)-Q(N) Плотность распределени  интервалов & в результирующем потоке ,V/(e)- rwt6I N)-T P(0/N)Q(N). М-0М О Первые два момента распределени  временных интервалов (e)a0-T QW0p(6/N), о e2-r«V(6i)deI Q(1J)J-0V(e|N)d0 о. о -(.). Отсюда следует алгоритм обработки результатов измерени  «9 и Q 2 п 2 п ё) п/г. . п-Г Т Таким образом, измер   значени  & и и производ  указанные вычислени , можно определить искомое значение интенсивностей п. , п., и их относа7 шение . Эти операции осуществл ютс  в решающем устройстве .13. С выхода .кабел  св зи 19 импульсы поступают на дискриминатор 10, который исключает регистрацию шумовых импульсов малой амплитуды, и далее на измерители среднего значени  временных интервалов 11 и их среднего квадрата 12. Рв зультаты измерени  поступаю1Т а решаЮ щий блок 13, в котором осуществл етс  вычисление интенсивностей и потоков импульсов на выходе датчиков 1 и 2 по указанным алгоритмам. Решающий блок 13 работает следующим образом. Квадратор Н вычисл ет квадрат среднего значени  интервалов Результат поступает на вход делимого измерител  отношени  16 и на вычитающий вход устройства вычитани  15, на выходе которого образуетс  разйость значений - Q поступающа  на входы делителей измерителей отношени  16 и 17. На вход делимого измерител  отношени  17 поступает результат измерени  среднего интервала . / Таким образом, на выходе измерите л  (Отношени  16 образуетс  величина вУаУ пропорциональна  интенсив ности п, а Н5 выходе измерител  17 --j-, пропорциональвеличина gi § ма  nj. При необходимости измерени  отношенм  интенсивностей пропорциональной ему величиной  вл етр  измеренное измерителем 11 значение среднего интервала, Таким образом, в -отличие от известных устройств аналогичного назна чени  предлагаемый радиометр позвол ет реализовать принципиально новый метод двухканальной передачи - стохастическое модулирование парамет|эа закона распределени  случайной импул ьс ной по еле до ват ел ьност и. 17 Это позвол ет передавать информацию о сигналах двух датчиков радиоактивного излучени  одним случайным импульсным потоком, исключить суперпозицию независимых потоков в Тсабеле св зи, операцию их разделени  и, следовательно, св занные с этим погрешности . Вычислительный алгоритм достаточно прост и может быть легко реализован цифровыми схемами обработки. При использовании счетчиков с достаточно высоким быстродействием погрешность измерени  интенсивностей потоков опр едел етс  .только, статистической погрешностью в изкюрител х, св занной с веро тностной структурой исследуемых сигналов.5, the device additionally contains a delay element, a register, an average value of time intervals, and a measure of the average square of time intervals, when the output of the periodic pulse generator is connected via the delay element to the reset input of the counter, and directly to the register rewrite input , the inputs of which are connected to the outputs of the counter, and the outputs with the inputs of the initial installation of the controlled divider, the output of which is connected to its control input, the input of the average time meters these intervals and the average square of time intervals are connected to the output of the discriminator, a; outputs - with solver inputs. 3. In addition, the solver comprises a quadrant, a subtraction device and two ratio meters, the quad input being the first input of the resolver and connected to the input of the divisible first ratio meter, and the output to the input of the divisible second ratio meter and subtracting input of the subtractor The output of which is connected to the inputs of the dividers of the ratio meters, and the input is the second input of the resolver. FIG. 1 shows a block diagram of an X-ray radiometer; in fig. 2 the same decisive mouth {svoystva. The device contains radio sensors of active radiation 1 and 2, control frequency splitter 3, register%, pulse counter 5, delay element 6, periodic pulse generator 7 pulse generator 8, communication cable 3 discriminator 10, meter 11 average the time interval between the ms of the pulse and pulse occurrences, the meter 12 of the average square of the time interval between the pulse occurrences and the resolver 13. The output of the radioactive radiation sensor 1 is connected to the input of the controllable frequency divider 3, the output of which is connected with its control input and through the pulse driver 8 and the communication cable 9 with the discriminator 10 input. The output of the radioactive radiation sensor 2 is connected to the input of the pulse counter 5, the outputs of which register are connected to the inputs of the division factor of the controlled divider 3. Output the generator of periodic pulses 7 is connected to the register rewriting input k and through the delay device 6 to the reset input of the counter 5. The output of the discriminator 10 is connected to the inputs of the average value meters 11 and the middle square meter 12 and the intervals between the moments of occurrence of the pulse, the outputs of which are connected to the inputs of the decision unit 13, the outputs of which are outputs of the device. Solver 13 (Fig. 2) contains a quad k, a subtractor 15, and two ratio meters 16 and 17, the outputs of which are the outputs of the solver 13. The input of the quad 14 is the first input of the solver 13 and is connected to the output of the average meter 11 the interval and the input of the divisible ratio meter 17. The output of the T quad is connected to the input of the divisible ratio meter 16 and with the subtraction input of the subtraction device 16, the input of which is the second input of the decisive device 13 and connected to the output of the meter 12 he square slot, and the output from the divider inputs sszedinem ratios of 16 and 17. The principle of the device is to modulate the parameter of the distribution function of one of the random streams with another random stream. The resulting impulse pin is formed by a coherent pulse; one amplitude 4 function of the distribution of time intervals between the instants of the occurrence of pulses in which it contains information about the characteristics of the first and second initial random impulse streams. This inn) Ormaci is easily recovered by statistical processing of the resulting pulsed flow. Ustrsmstvo works as follows. The pulses of the radioactive radiation sensor 1 are fed to a controlled frequency divider 3, which is a counter into which the number in register k is prerecorded. The pulses of the radioactive radiation sensor 1 successively write off the number in divider 3 to zero, after which, at its output, an impulse appears that arrives at the control input of divider 3 and sets in it a new number, which at this moment is in register k. This process is continuously repeated, and the output pulses of the divider 3 are fed to the imaging unit 8, where they are formed in duration and amplitude, and then fed to the communication cable 9. The information element of the pulse flow to the communication cable S is a random time interval & between the moments of the appearance of pulses. The pulses of the radioactive radiation sensor 2 arrive at the input of the counter 5f where they accumulate during the time interval T, which is equal to the period of the pulses at the output of the periodic generator 7. When the next generator pulse 7 is generated, the contents of the counter 5 are overwritten into the register C and the counter is reset 5 delayed by the pulse of the generator 7 at the time of rewriting. Thus, during each clock cycle of the generator 7 (through the time interval T) in the register f, the next change of the random number N is performed. These random numbers N at random intervals (s) of time 6 are rewritten into divider 3 and determine its frequency division factor when forming the next interval between pulses at the input of communication cable 9. If the number N in the register were constant, then the statistical characteristics of the interval between the output the pulses of the divider 3 would be described by the Erlang distribution (Nl) -ro on the order of (} P, (b) where n. is the intensity of the pulse flow at the output of the sensor. 7 N is the division factor; c is the duration of the interval between pulses. Since the numbers II are random, the distribution (1) can be interpreted as the conditional probability density P (0 / ri) of the occurrence of the & at a fixed N. The distribution law Q (N) is randomly the N value is Poisson, i.e., (nzT Y. where T is the pulse period of the generator 7; Pl is the pulse intensity at the output of the sensor 2 Joint distribution is random N values and © is described by the two-dimensional distribution function W {6ill) P (Q / N) -Q (N) Distribution density of the & in the resultant stream, V / (e) - rwt6I N) -T P (0 / N) Q (N). M-0M O The first two moments of the distribution of time intervals (e) a0-T QW0p (6 / N), о e2-r " V (6i) deI Q (1J) J-0V (e | N) d0 o. about -(.). From here follows the algorithm for processing measurement results "9 and Q 2 p 2 p g) p / g. . pGT Thus, measuring the value of & and making these calculations, it is possible to determine the desired value of the intensities of an item, item, and their relationship. These operations are performed in a resolver .13. From the output of the communication cable 19, the pulses go to the discriminator 10, which eliminates the registration of noise pulses of small amplitude, and then to the meters of the average value of the time intervals 11 and their average square 12. Pc measurement of the incoming 1T decisive unit 13, in which calculation of the intensities and pulse fluxes at the output of sensors 1 and 2 according to the indicated algorithms. Solving unit 13 operates as follows. Quadrator H calculates the square of the average value of the intervals. The result is input to the divisible ratio meter 16 and to the subtraction input of the subtractor 15, the output of which forms a difference of values - Q input to the divider inputs of the ratio 16 and 17. The input of the divisible ratio 17 is the result measure the average interval. / Thus, at the output, measure l (Ratio 16 produces a VU – V value proportional to intensity n, and H5 output gauge 17 - j-, is proportional to gi g and ma nj. If necessary, measuring ratios of intensities proportional to it is the average Thus, in contrast to the known devices of a similar purpose, the proposed radiometer allows the implementation of a fundamentally new method of two-channel transmission — stochastic modulation of parameters It distributes random impulse to barely unattended and .17 This allows to transmit information about the signals of two radioactive radiation sensors by one random impulse stream, to exclude the superposition of independent flows in Tsabel communication, the operation of their separation and, therefore, associated with This is an error. The computational algorithm is quite simple and can be easily implemented by digital processing schemes. When using counters with a sufficiently high speed, the error in measuring the flow intensities it is determined only by the statistical error in quotients associated with the probabilistic structure of the signals under study.

Claims (2)

1. СКВАЖИННЫЙ РАДИОМЕТР, содержащий два датчика радиоактивного излучения, один из которых через управляемый делитель частоты, формирователь импульсов и кабель связи соединен с входом дискриминатора, θ другой подключен к входу счетчика, генератор периодических импульсов и решающее устройство, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения и пере дачи сигналов датчиков радиактивного излучения, он дополнительно содержит элемент задержки, регистр, измеритель среднего значения временных интервалов и измеритель среднего квадрата временных интервалов, причем выход генератора периодических им пульсов через элемент задержки подключен к входу сброса счетчика, а непосредственно - к входу перезаписи регистра, входы которого соединены с выходами счетчика, а Выходы - с входами начальной установки управляемого делителя частоты, выход котороС.1. A Borehole Radiometer containing two radiation sensors, one of which is connected to the discriminator input through a controlled frequency divider, a pulse shaper and a communication cable, θ the other is connected to the counter input, a periodic pulse generator and a resolving device, characterized in that, for the purpose of improving the accuracy of measuring and transmitting signals from radiation sensors, it additionally contains a delay element, a register, a meter for the average value of time intervals and a meter for the average quad at the time intervals, and the output of the periodic pulse generator through the delay element is connected to the counter reset input, and directly to the register overwrite input, whose inputs are connected to the counter outputs, and the Outputs - to the inputs of the initial installation of the controlled frequency divider, the output of which is C. го подключен к его входу управления, входы измерителей среднего значения временных интервалов и среднего квадрата временных интервалов соединены С выходом дискриминатора, а выходы с входами решающего устройства.connected to its control input, the inputs of the meters of the average value of time intervals and the average square of time intervals are connected to the output of the discriminator, and the outputs to the inputs of the resolver. 102911.7102911.7 2. Скважинный радиометр по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что решающее устройство содержит квадратор, устройство вычитания и два измерителя отношения, причем вход квадратора, являющийся первым входом решающего устройства, соединен с вхо- дом делимого первого измерителя отношения, а выход - с входом делимого второго измерителя отношения и вычитающим входом устройства вычитания, выход которого подключен к входамделителей измерителей отношения,а вход является вторым входом решающего устройства .2. The downhole radiometer according to claim 1, with the exception that the solver comprises a quadrator, a subtraction device and two ratio meters, the input of the quad being the first input of the solver, connected to the input the house of the dividend first ratio meter, and the output with the input of the dividend second ratio meter and the subtracting input of the subtraction device, the output of which is connected to the inputs of the dividers of the ratio meters, and the input is the second input of the resolving device. ¹ 2 ¹ 2