SU1334100A1 - Устройство дл измерени кинематических характеристик сигнала при акустическом каротаже скважин - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области геофизических исследований скважин акустическими методами. Цель изобретени  - повьппение точности и стабильности коррел ционного измерител  кинематических, характеристик сигнала при акустическом каротаже скважин. Преобразователь напр жение - врем  замен етс  преобразователем код - врем , а зар дно-разр дна  схема реверсивным счетчиком, вычитающий и суммирующий входы которого св заны с выходами двух разных/ перемножителей . При этом у первого перемножител  на один из входов подаетс  цуг из импульсов с эталонной частотой следовани , врем  начала которого определ етс  фазой принимаемого в данном такте сигнала, а длительность равна четверти его периода, а на другой вход подаетс  пр моугольный импульс той же длительности, момент поступлени  которого определ етс  временем прихода сигнала в предыдущем такте. При этом на второй перемножитель подаютс  аналогичные сигналы , сдвинутые относительно первых на четверть периода (цуг опережает, а пр моугольный импульс отстает) . Устройство позволит повысить- точность измерени  кинематических характеристик сигналов при акустическом каротаже скважин, что особенно необходимо дл  вычислени  интервального времени при работе на больших зондах . 2 ил. i (Л С со 00

Description

1

Изобретение относитс  к технике геофизических исследований скважин акустическими методами.

Цель изобретени  - повьшение точности и стабильности устройства дл  измерени  кинематических характеристик сигнала.

На -фиг.1 приведена структурна  схема устройства; на фиг.2 - эпюры напр жени  на выходе его основных узлов.

ycTpoftdTBO содержит преобразователь 1 код - врем , формирователь 2 окна измерени , формирователь 3 импульсов слежени , аналоговый ключ 4, измеритель 5 динамических характеристик , блок 6 выделени  и запоминани  фазы сигнала,первый усилитель-ограничитель 7,инвертор 8,фазовращатель 9,второй усилитель-ограничитель 10, кварцевый генератор 11,схемы 12 и 13 перемножители 14 и 15, реверсивный счетчик 16, схему ИЛИ 17, счетчик 18, цифровой компаратор 19, блок 20 автонастройки Вперед, блок 21 автонастройки Назад и блок 22 выключени  автонастроек.

Устройство ра ботает следующим об- .разом.

По команде синхроимпульса преобразователь 1 код - врем  вырабатывает импульс (эпюра 23, фиг.2), Задержка которого относительно запуска определ етс  кодом, присутствующим на его управл ющих шинах, и в установившемс  режиме соответствует по времени маменту прихода первой фазы принимаемого сигнала. Этот импульс поступает на формирователь 2 окна измерени , который срабатываетузапуска  формирователь 3 импульсов слежени , а также аналоговый ключ 4 и измеритель 5 динамических характеристик, который определ ет какой-либо динами- ческий параметр, например максимальную амплитуду или действующее значение той части акустического сигнала, котора  попадает в окно измерени , и выдает сигнал в виде посто нного напр жени . Часть волнового пакета, прошедша  на выход аналогового ключа , подаетс  на блок 6 вьзделени  и запоминани  фазы сигнала, колебани  с выхода которого (эпюра 24) поступают затем на усилитель-ограничитель 7 (эпюра 25) и инвертор 8 (эпюра 26) .

Сигнал, несуп51й информацию о фазе пришедшего сигнала (эпюра 24), по

10

15

20

40

и - 45 .

3341002

даетс  также через фазовращатель 9, который осуществл ет его сдвиг на 90, на второй усилитель-ограничитель 10 (эпюра 27). В результате перемножени  Импульсов с выходов блоков. 8 и 10, а также сигнала с кварцевого генератора 11 на вр гходе схемы 12 и 13 совпадени  получаютс  пачки импульсов длительностью в четверть периода колебаний на выходе блока 6, сдвинутые относительно друг друга также на четверть периода (эпюры 28 и 29J фиг.2). .

Формирователь 3 импульсов слежени  также выдает два импульса, сдвинутые относительно друг друга на четверть периода аналогичной длительности (эпюры 30 и 31, фиг.2).

Таким образом, расположение по времени пачек импульсов -определ етс  фазой вновь пришедшего сигнала, а импульсов слежени  - моментом его прихода в предыдущем та..

Эти сигналы попарно подаютс  на перемножители 14 и 15 (сигналы на эпюрах 28 и 30 - на один, а сигналы на эпюрах 29 и 31 - на другой). Б установившемс  режиме, когда принимаемые сигналы не измен ют своего

положени , импульсы на эпюрах 28 и 30, а также импульсы на эпюрах 29 и 31 по времени не перекрываютс  и на выход перемножителей 14 и 15 не проход т. Как только врем  прихода

35 входного сигнала начнет измен тьс , на выходе одного из перемножителей по вл ютс  импульсы эталонной частоты . Если, например, врем  прихода сигнала увеличиваетс , перекрываютс  по времени импульсы на эпюрах 28 и 30, если уменьшатс  - то импульсы на эпюрах 29 и 31. Соответственно в первом случае начинаетс  поступление импульсов на суммирующий вход реверсивного .сче-тчика 16, а во втором - на вычитающий.Причем их количество строго пропорционально вре25

45

50

входной сигнал за один такт. Показани  счетчика и врем  задержки импульсов слежени  в следующем такте измен ютс  на соответртвующую величину . Таким образом осуществл етс  слежение за фазой приход щего сигна- 55 ла.

Преимуществом описанной схемы слежени , дл  которой и был разработан длинный алгоритм работы,  вл етс 

3

то, что количество импульсов на выходе того или иного перемножител  равно изменению времени прихода сигнала за один такт. Это позвол ет упростить устройство, так как исключаетс  необходимость использовани  специальных узлов дл  получени , указанной информации.

Импульсы с выхода перемножителей, пройд  через схему ИЛИ 17,подсчитывютс  в счетчике 18, которьш перед каждым тактом сбрасываетс  в нуль синхроимпульсом. Если количество превысит определенное значение, ве- личина которого задаетс  кодовой ,ком бинацией на одном из входов цифрового компаратора 19, он срабатывает и закрывает схемы 12 и 13 совпадени , прекращй   тем самым заведомо ошибоч- ное измерение.

Дл  автонастройки устройства на первое вступление служат блок 20 автонастройки Вперед и блок 21 автонастройки Назад. Автоматическа  настройка устройства Вперед включаетс  в том случае, если система оказываетс  по каким-либо причинам настроенной не на первую фазу сигнала , а на последующие. Этот блок работает следующим образом. Выходным импульсом преобразовател  1 код врем  формируетс  окно поиска длительностью , равной периоду сигнала (эпюра 32). Одновременно происходит сравнение входного сигнала с порогом , равным K Uft где К - коэффициент усилени ; и„ - напр жение с выхода блока 5 измерени  динамических характеристик, причем К выбирают таким, чтобы компаратор реагировал на третью и последующие нечетные фазы входного сигнала (эпюры 24 и 33). В случае правильной настройки окно поиска 32 и сигналы с выхода компа- ратора не совпадают во времени и команда на перестройку Вперед не вырабатываетс , если произошел сбой (эпюра 32, пунктирна  лини ), то первым же импульсом 33 с компаратора формируетс  импульс, равный длительностью 1/2 периода входного сигнала, который поступает в блок 15 умножени  . С выхода блока 15 умножени  пачка эталонных импульсов поступает на вычитающий вход реверсивного счет чика 16. Длительность импульсов равна 1/2 периода сигнала. Это происходит в каждом такте до тех пор, пока

00

устройство не настроитс  на первую фазу входного сигнала.

Блок 21 автонастройки Назад работает следующим образом. Импульсом с выхода преобразовател  1 код - врем  формируетс  короткое временно окно, задержанное на 3/4 периода входного сигнала, в течение которого сигнал с усилител -ограничител  7 поступает на интегратор, выходной сигнал которого поступает на нуль-орган.

В случае правильной настройки эт окно НЕриходитс  на экстремум второй полуволны входного сигнала (эпюра 34), поэтому на выходе интегратора происходит накопление отрицательно потенциала, которьй выключает нуль- орган. В случае сбо  системы на один или более периодов вперед на интегратор , поступают усиленные до ограничени  акустические шумы. Так как шум и запуск прибора не завис т друг от друга, веро тности попадани  в окно положительных и отрицательных полуволн равны, то на выходе интегратора напр жение колеблетс  около нул , что вызывает срабатывание нуль-органа , на выходе которого формируетс  выходной импульс, равный длительностью 1/4 периода входного сигнала, который поступает на блок 14 умножени  . С выхода бло.ка 14 умножени  пачка эталонных импульсов длительностью , равной 1/4 периода сигнала,поступает на суммирующий вход реверсивного счетчика 16. Это происходит в каждом такте до тех пор, пока устройство не настроитс  на первое вступление .

При последующем движении Назад, т.е. в сторону увеличени  задержки, включаетс  блок 20 автонастройки Вперед, импульс с вькода которого вызывает установку интегратора в исходное состо ние и выключение нуль- органа, т.е. выключение блока 21 автонастройки Назад. I

При уменьшении соотношени  сигнал шум увеличиваетс  веро тность ложного включени  автонастроек, поэтому в устройство введен блок 22 выключени  автонастроек, сущность работы которого заключаетс  в следующем. Между синхроимпульсом и первым вступлением измер етс  действующее значение шума, которое сравниваетс  с сигналом с выхода блока 5 измерени  динамических параметров. В случае превышени  шума над полезным сигналом блоком вырабатываетс  сигнал, которы блокирует выходные сигналы блоков 20 и 21 автонастроек Вперед и Назад т.е. блоки автонастройки имеют возможность работы только на тех участках скважины, где соотношение сигнал - шум позвол ет с высокой веро тностью исключить их Ложное срабатывание .

Таким образом, весь процесс слежени  за фазой принимаемого сигнала и выдача результатов измерени  происход т в цифровой форме, поэтому инструментальна  ошибка измерени  в основном определ етс  ценой младшего разр да реверсивного счетчика 16 и стабильностью кварцевого генератора 1 1 .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  измерени  кинематических характеристик сигнала при акустическом каротаже скважин, аосто .  щее из перемноЖител , измерител  динамических характеристик, аналоговый вход Которого соединен с сигнальным входом устройства, блока автонастройки Вперед, первый аналоговый вход которого соединен с сигнальным входом устройства, а второй вход - с выходом измерител  динамических характеристик, блока выключени  автонастроек, у которого первый аналоговый вход соединен с сигнальным входом устройства, второй - с вьгходом измерител  динамических характеристик , а запускающий вход - с синхровходом устройства в целом, последовательно соединенных аналогового ключа, блока выделени  и запоминани  фазы сигнала и усилител -ограничител , при этом вход аналогового ключа соединен с сигнальным входом устройства, блока автонастройки Назад , у которого аналоговый вход соединен с выходом усилител -ограничител , а второй управл ющий вход - с вторым управл ющим входом блока автонастройки Вперед и выходом блока выключени  автонаст роек, формировател  окна измерени , выход которого соединен с управл ющими входами аналогового ключа и измерител  динамических характеристик, а вход соединен с первым управл ющим входом блоков

   5

   0

   автонастройки Вперед и Назад, обнул ющий вход последнего соедине н с в ыходом блока автонастройки Вперед , отличающеес  тем, что, с целью повьшени  точности и стабильности устройства, в него введены преобразоватедь код - врем , формирователь импульсов слежени , кварцевый генератор, инвертор, фазовращатель , второй усилитель-ограничитель , две схемы совпадени , реверсивный счетчик, второй перемножитель, схема ИЛИ, счетчик, цифровой компаратор , при этом у преобразовател  код - врем  запускающий вход соединен с синхровходом устройства в целом, счетный вход - с выходом кварцевого генератора, управл юш 1е шины - с выходными шинами реверсивного счетчика и выходом устройства, а выход -с входом формировател  окна измерени , у формировател  импульсов слежени  вход соединен с выходом формировате- 5 л  окна измерени , первьш выход - с одним из входов первого перемножн- тел , а второй выход - с одним из входов второго перемножител , у фазовращател  вход соединен с выходом блока вьщелени  и запоминани  фазы сигнала, а выход - с входом второго усилител -ограничител , у инвертора вход соединен с выходом первого усилител -ограничител , а выход - с первым входом первой схемы совпадени , у которой второй вход соединен с первым входом второй схемы совпадени  и - с выходом второго усилител -ограничител , а третий вход соединен с вторым входом второй схемы совпадени  и с выходом цифрового компаратора , четвертый вход соединен с четвертым входом второй схемы совпадени  и с выходом кварцевого генератора, а выход - с вторым входом первого перемвожител , у второй схемы совпадени  третий вход соединен с выходом первого усилител -ограничител , а выход - с вторым входом второго перемножител , у которого,в свою очередь , управл юш й вход соединен с выходом блока автонастройки Впе0

   5

   0

   5

   0

   ред , а выход - с вычитающим входом реверсивного счетчика и одним из 55 входов схемы ИЛИ, при этом у первого перемножител  управл ющий вход соединен с выходом блока автонастройки Назад, а выход ,роединен с вторым входом схемы- ИЛИ и с суммирую 7-13341008

   щим входом реверсивного счетчика, схемы ИЛИ, у цифрового компаратора

   обнул ющий вход счетчика соединен с синхровходом устройства в целом, а счетный вход соединен с выходом

   первый вход соединен с выходными ши нами счетчика, второй вход - с исто НИКОМ кодовой комбинации.

   первый вход соединен с выходными шинами счетчика, второй вход - с источ- НИКОМ кодовой комбинации.