DE1448715C

DE1448715C - Electronic circuit arrangement for a borehole measuring device for determining the time interval between two electrical pulses

Info

Publication number: DE1448715C
Authority: DE
Inventors: Elliott. Llovd Elmer Houston Tex Savage. Kerry Dale (V St A )
Original assignee: Texaco Development Corp
Current assignee: Texaco Development Corp

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronische Schaltungsanordnung für ein Bohrlochmeßgerät, das über eine Anzahl von im Abstand voneinander angeordneten elektroakustischen Wandlern in einer langgestreckten Sonde verfügt, die über ein einadriges Kabel mit dem oberirdischen Stromkreis verbunden ist, 'zur Ermittlung des zeitlichen Abstandes zwischen zwei elektrischen Impulsen, die auf einen ersten elektrischen Impuls im Zuge einer Impulsreihe folgen, die in einem unterirdischen Stromkreis des Bohrlochmeß- ίο gerätes beim Auftreten von akustischen Impulsen an den jeweiligen Wandler erzeugt wird und die im oberirdischen Stromkreis mittels eines Impulsüberwaclningskreises ausgewertet wird.The invention relates to an electronic circuit arrangement for a logging device which has a number of spaced apart electroacoustic transducers in an elongated probe that has a single-core Cable is connected to the above-ground circuit, 'to determine the time interval between two electrical impulses that follow a first electrical impulse in a series of impulses called the in an underground circuit of the Bohrlochmeß- ίο device when acoustic impulses occur the respective transducer is generated and that in the above-ground circuit by means of a pulse monitoring circuit is evaluated.

Es ist bekannt, bei physikalischen Bohrlochmessungen ein einadriges Kabel für die Übertragung elektrischer Informations- und Meßsignale von der Meßsonde im Bohrloch zu dem oberirdischen Gerät zu verwenden.It is known in physical borehole logging a single-core cable for the transmission of electrical information and measurement signals from the To use measuring probe in the borehole to the above-ground device.

Auch sind akustische Verfahren zur Untersuchung von Gebirgsschichten bekannt, bei denen die Geschwindigkeit einer Ultraschallwelle durch die verschiedenen unterirdischen Gebirgsschichten dadurch gemessen wird, daß man einen akustischen Impuls mit einer Wiederholungsfrequenz von etwa 10 bis 40 Impulsen pro Sekunde erzeugt. Bei diesen Verfahren wird die Zeit bestimmt, die vergeht, wenn einer der akustischen Impulse zwischen zwei bestimmten Punkten in dem Bohrloch durch die unterirdische Schicht hindurchgeht.Acoustic methods for examining mountain layers are also known, in which the speed an ultrasonic wave through the various underground mountain layers through it is measured that one an acoustic pulse with a repetition frequency of about 10 to 40 pulses per second generated. These procedures determine the time that elapses when someone the acoustic pulses between two specific points in the borehole through the underground Layer goes through.

Bei diesen bereits bekannten akustischen Verfahren zur Ermittlung der Geschwindigkeit verwendet man einen besonderen elektrischen Kanal zwischen dem ersten von zwei im Abstand voneinander angeordneten bestimmten Punkten und einen Zeit-Meßkreis zur Ermittlung des Zeitintervalls und außerdem einen besonderen Kanal zwischen dem zweiten Punkt und dem Meßkreis. Die beiden elektrischen Kanäle, die an den Meßkreis angekoppelt sind, enden in dem Bohrloch oder werden durch das Bohrloch hindurch über ein Kabel mit mehreren Leitern mit dem Meßkreis verbunden, der auf der Oberfläche der Erde angeordnet ist. Zusätzlich zu diesen beiden elektrischen Kanälen zur Lieferung von Signalen von zwei entfernt voneinander liegenden Punkten zu dem Meßkreis wird noch ein weiterer Kanal benutzt, der einen elektrischen Impuls liefert, der auf einen Wandler gegeben wird, um die akustischen Impulse in dem Bohrloch zu erzeugen; schließlich wird noch ein weiterer elektrischer Kanal zur Speisung des unterirdisehen Untersuchungsgerätes verwendet, das meistens ein elektronisches Gerät ist, so daß man mindestens ein vieradriges Kabel benötigt. In den Fällen, in denen die Kanäle zwischen den beiden entfernt voneinander liegenden Punkten und dem elektrischen Meßkreis des akustischen Systems vollständig in dem Untersuchungsgerät in dem Bohrloch enthalten sind, ist es schwierig oder sogar unmöglich, dieses System einwandfrei zu eichen. Bei den zuletzt genannten Systemen wird ein elektrisches Signal durch das Bohrloch hindurchgegeben, welches ein Maß für die Geschwindigkeit in der unterirdischen Schicht in der Nähe des Untersuchungsgerätes abgeben soll. Es hat sich aber gezeigt, daß dieses Signal von unbekannten Gegebenheiten in der ungünstigen Umgebung des Bohrloches abhängig ist.Used in these already known acoustic methods to determine the speed one special electrical channel between the first of two spaced apart certain points and a time measuring circuit to determine the time interval and also a special channel between the second point and the measuring circle. The two electrical channels which are coupled to the measuring circuit end in the borehole or are passed through the borehole connected by a cable with several conductors to the measuring circuit, which is on the surface of the earth is arranged. In addition to these two electrical channels for the delivery of signals from two distant points to the measuring circle, another channel is used, the one supplies electrical impulse which is given to a transducer to convert the acoustic impulses into the Create borehole; Finally, another electrical channel will be used to feed the underground Examination device used, which is mostly an electronic device, so that you can at least a four-wire cable is required. In those cases where the channels between the two are distant from each other lying points and the electrical measuring circuit of the acoustic system completely in the Inspection equipment contained in the borehole, it is difficult or even impossible to use this system to be calibrated properly. In the latter systems, an electrical signal is sent through the borehole passed through, which is a measure of the speed in the underground layer in the Near the examination device. It has been shown, however, that this signal comes from unknown Conditions in the unfavorable environment of the borehole is dependent.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den oberirdischen Stromkreis derart auszubilden, daß der zeitliche Abstand der zwei elektrischen Impulse, die auf den ersten folgen, ermittelt werden kann.The invention has for its object to form the above-ground circuit such that the the time interval between the two electrical impulses that follow the first can be determined.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß der Impulsübcrwachungskreis, der alle drei Impulse empfängt, parallel zu einem Impulslöschkreis geschaltet ist, dessen Ausgang an einem Stromkreis zur Messung des zeitlichen Abstandes zwischen den elektrischen Impulsen der Impulsreihe angeschlossen ist, und der den ersten elektrischen Signalinipuls löscht.This task is achieved in that the pulse monitoring circuit, which receives all three pulses, is connected in parallel to a pulse extinguishing circuit, whose Output on a circuit for measuring the time interval between the electrical impulses connected to the series of pulses and which cancels the first electrical signal pulse.

In den Fig. 1 bis 4 der Zeichnungen ist der Gegenstand der Erfindung beispielsweise dargestellt und nachstehend näher beschrieben. Es zeigtIn Figures 1 to 4 of the drawings, the object is the invention shown for example and described in more detail below. It shows

Fig. 1 ein Blockschaltbild des unterirdischen Teils des Bohrlochmeßgerätes,Fig. 1 is a block diagram of the underground part of the borehole measuring device,

Fig. 2 ein Blockschaltbild des oberirdischen Impulsüberwachungskreises des Bohrlochmeßgerätes,Fig. 2 is a block diagram of the above-ground pulse monitoring circuit of the borehole measuring device,

F i g. 3 ein Zeitdiagramm der in der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung auftretenden Spannungen undF i g. 3 shows a time diagram of the voltages occurring in the circuit arrangement according to the invention and

Fig. 4 ein Schaltbild des Kabel-Impulskreises zum Anschluß des unterirdischen Stromkreises an das Kabel.Fig. 4 is a circuit diagram of the cable pulse circuit for Connect the underground circuit to the cable.

Das Bohrloch 10 in Fig. 1 enthält die übliche flüssige Substanz, die meistens irgendein schlammiger Rückstand des Bohrverfahrens ist. Das Bohrloch verläuft durch eine Anzahl unterirdischer Schichten 12, 14 und 16, deren akustische Fortpflanzungsgeschwindigkeit gemessen werden soll. Im Innern des Bohrlochs befindet sich eine langgestreckte Sonde 18, die von einem Stromkabel 20 gehalten wird, das einen isolierten Leiter enthält. Dieses einadrige Kabel 20 enthält einen Leiter 22 und eine äußere Hülle 24 aus Stahlgewebe. Die Sonde 18 besitzt einen akustischen Teil 26 mit einem Wandler 28 zur Aussendung akustischer Impulse und einen ersten und einen zweiten Wandler 30 und 32 für den Empfang akustischer Impulse. Der Sendewandler 28 und der erste Empfangswandler 30 sind etwa 90 cm voneinander entfernt, während der erste und der zweite Empfangswandler etwa 30 cm voneinander entfernt sind. Die Wände und das Innere des akustischen Teils 26 der Sonde 18 sind aus einem synthetischen gummiähnlichen Material hergestellt, in dem die Schallgeschwindigkeit nicht größer ist als in der Flüssigkeit des Bohrloches, also aus einem Material, in dem die Schallgeschwindigkeit kleiner ist als 1524 m/s und das die hohen Temperaturen und Drücke aushält, die in einem Bohrloch vorkommen. Der obere Teil der Sonde 18 ist ein elektronischer Teil 34, in welchem sich die elektronischen Bauelemente für die Messung befinden.The borehole 10 in Fig. 1 contains the usual liquid substance, mostly some muddy one The backlog of the drilling process is. The borehole runs through a number of subterranean layers 12, 14 and 16 whose acoustic propagation speed is to be measured. Inside the Borehole is an elongated probe 18 which is held by a power cable 20, the one Contains insulated conductor. This single core cable 20 includes a conductor 22 and an outer sheath 24 Steel mesh. The probe 18 has an acoustic part 26 with a transducer 28 for emitting acoustic signals Pulses and first and second transducers 30 and 32 for receiving acoustic pulses. The transmitting transducer 28 and the first receiving transducer 30 are about 90 cm apart, while the first and second receiving transducers are about 30 cm apart. The walls and the interior of the acoustic part 26 of the probe 18 are made of a synthetic rubber-like material produced, in which the speed of sound is not greater than in the fluid of the borehole, so Made of a material in which the speed of sound is less than 1524 m / s and that the high temperatures and withstand pressures encountered in a borehole. The upper part of the probe 18 is an electronic one Part 34, in which the electronic components for the measurement are located.

Der elektrische Teil 34 enthält einen Taktgeber 36 in Form eines Oszillators, der Impulse, vorzugsweise mit konstanter Wiederholfrequenz, beispielsweise mit 20 Impulsen pro Sekunde, erzeugt. Ein akustischer Impulsgeber 38 zur Erzeugung eines Spitzenimpulses mit hoher Energie ist an den Ausgang des Taktgebers 36 und sein Ausgang an den Sendewandler 28 · angeschlossen. An dem Ausgang des Taktgebers 36 liegt ein erster Impulsverzögerungskreis 40, der einen monostabilen Multivibrator und eine Differenzierschaltung enthält. Ein erster Torimpulsgenerator 42, der ebenfalls ein monostabiler Multivibrator sein kann', der einen positiven Rechteckimpuls erzeugt, liegt am Ausgang des ersten Impulsverzögerungskreises 40. Der erste Torimpulsgenerator 42 liegt an einem Gitter einesersten Doppelsteuerungs-Koinzidenzthyratrons 44 eines ersten Triggergenerators 45.The electrical part 34 contains a clock generator 36 in the form of an oscillator, the pulses, preferably with a constant repetition frequency, for example with 20 pulses per second, generated. An acoustic one Pulse generator 38 for generating a peak pulse with high energy is at the output of the clock 36 and its output connected to the transmission transducer 28 ·. At the output of the clock 36 is a first pulse delay circuit 40 comprising a monostable multivibrator and a differentiating circuit contains. A first gate pulse generator 42, which can also be a monostable multivibrator can ', which generates a positive square pulse, is at the output of the first pulse delay circuit 40. The first gate pulse generator 42 is on a grid of a first dual control coincidence thyratron 44 of a first trigger generator 45.

Der erste Empfangswandler 30 des akustischenThe first receiving transducer 30 of the acoustic

Teils 26 der Sonde 18 ist an ein erstes Hochpaßfilter 46 angeschlossen, das vorzugsweise eine Grenzfrequenz von etwa 5 kHz besitzt. Ein erster Verstärker und Schwellwertbegrenzer 48 liegt am Ausgang des ersten Filters 46. Das Ausgangssignal des ersten Verstärkers und Schwellwertbegrenzers 48 wird auf ein zweites Gitter des Doppelsteuerungs-Koinzidenzthyratrons 44 gegeben.Part 26 of the probe 18 is connected to a first high-pass filter 46 connected, which preferably has a cutoff frequency of about 5 kHz. A first amplifier and threshold value limiter 48 is at the output of the first filter 46. The output signal of the first amplifier and threshold limiter 48 is placed on a second grid of the dual control coincidence thyratron 44 given.

Die Anode des Thyratrons 44 liegt über einen hochohmigen Belastungswiderstand 50 an der positiven Klemme B + einer Energiequelle. Ein Speicherkondensator 52 liegt zwischen der Anode des Thyratrons 44 und Erde. Das Schirmgitter. des Thyratrons 44 ist ebenfalls an Erde gelegt. Ein Kathodenwiderstand 54 ist zwischen die Kathode des Thyratrons 44 und Erde gelegt. Ein Doppel-Kathodenverstärker 56 mit einer ersten Triode 58 und einer zweiten Triode 60 besitzt einen gemeinsamen Kathodenwiderstand 62. Das Steuergitter der ersten Triode 58 liegt am Ausgang I des ersten Triggergenerators 45, der gleichzeitig die Kathode des Thyratrons 44 ist, und zwar ist die Verbindung über einen ersten Koppelkondensator 64 hergestellt. Das Steuergitter der ersten Triode 58 liegt außerdem über einen Widerstand 66 an Erde. Das Steuergitter der zweiten Triode 60 liegt über eine Sperrdiode 68 am Ausgang des Taktgebers 36. Ein Widerstand 67 liegt zwischen dem Steuergitter der zweiten Triode 60 und Erde.The anode of the thyratron 44 is connected to the positive terminal B + of an energy source via a high-resistance load resistor 50. A storage capacitor 52 lies between the anode of the thyratron 44 and ground. The screen grid. of thyratron 44 is also placed on earth. A cathode resistor 54 is connected between the cathode of the thyratron 44 and ground. A double cathode amplifier 56 with a first triode 58 and a second triode 60 has a common cathode resistor 62. The control grid of the first triode 58 is at the output I of the first trigger generator 45, which is also the cathode of the thyratron 44, namely the connection produced via a first coupling capacitor 64. The control grid of the first triode 58 is also connected to ground via a resistor 66. The control grid of the second triode 60 is connected to the output of the clock generator 36 via a blocking diode 68. A resistor 67 is connected between the control grid of the second triode 60 and ground.

Ein zweiter Impulsverzögerungskreis 70, der ebenfalls aus einem monostabilen Multivibrator und einem Differenzierkreis besteht, liegt am Ausgang II des ersten Triggergenerators 45, dem Kathodenwiderstand 54 des Thyratrons 44. Der Ausgang des zweiten Impulsverzögerungskreises 70 ist an einen zweiten Torimpulsgenerator 72 angekoppelt, der ebenfalls einen monostabilen Multivibrator enthält. Der Ausgang des zweiten Torimpulsgenerätors 72 liegt an einem ersten Steuergitter eines zweiten Doppelsteuerungs-Koinzidenzthyratrons 74 eines zweiten Triggergenerators 75. Ein hochohmiger Widerstand 76 liegt zwischen der Anode des zweiten Thyratrons 74 undder positiven Klemme B + der Stromquelle. Ein Kondensator 78 liegt zwischen der Anode des zweiten Thyratrons und Erde.A second pulse delay circuit 70, which also consists of a monostable multivibrator and a differentiating circuit, is connected to the output II of the first trigger generator 45, the cathode resistor 54 of the thyratron 44. The output of the second pulse delay circuit 70 is coupled to a second gate pulse generator 72, which is also a monostable Includes multivibrator. The output of the second gate pulse generator 72 is applied to a first control grid of a second dual control coincidence thyratron 74 of a second trigger generator 75. A high resistance 76 is located between the anode of the second thyratron 74 and the positive terminal B + of the power source. A capacitor 78 is connected between the anode of the second thyratron and ground.

An den Ausgang des zweiten Empfangswandlers 32 ist ein zweites Filter 82 angekoppelt, das ebenfalls vorzugsweise ein Hochpaßfilter mit einer Grenzfrequenz von annähernd 5 kHz ist. Ein zweiter Verstärker und Schwellwertbegrenzer 84 ist an den Ausgang des zweiten Filters 82 angeschlossen. Der Ausgang des zweiten Verstärkers 84 wird auf ein zweites Steuergitter des Thyratrons 74 gegeben. Die Kathode des zweiten Thyratrons 74 ist über eine zweite Sperrdiode 86 an das Steuergitter der zweiten Triode 60 des Doppel-Kathodenverstärkers 56 gelegt.A second filter 82 is coupled to the output of the second receiving transducer 32, which is also is preferably a high pass filter with a cutoff frequency of approximately 5 kHz. A second amplifier and threshold value limiter 84 is connected to the output of the second filter 82. The exit of the second amplifier 84 is applied to a second control grid of the thyratron 74. The cathode of the second thyratron 74 is via a second blocking diode 86 to the control grid of the second triode 60 of the Double cathode amplifier 56 placed.

Die Kathoden des Doppel-Kathodenverstärkers 56 sind über einen Koppelkondensator 90 an das Steuergitter eines Wasserstoffthyratrons 88 eines Kabel-Impulskreises 87 für die Impulserzeugung für das Kabel angeschlossen. Das Steuergitter des Wasserstoffthyratrons 88 liegt weiterhin über eine Drosselspule 92 an einem negativen 'Gleichstrompotential. Ein Netzwerk 94 für die Energiespeicherung bzw. Impulsformung enthält Kondensatoren 96 und 98 und eine Spule 100 und ist mit dem einen Anschluß an Erde und mit dem anderen Anschluß unmittelbar an die Anode des Wasserstoffthyratrons 88 und über einen Widerstand 102 an die positive Klemme B 4-der Stromquelle gelegt. Das Speichernetzwerk 94 kann beispielsweise ein bestimmtes Stück eines Koaxialkabels sein. Ein Kathodenwiderstand 1.04 mil niedrigem Ohmsc'hem Widerstandswert liegt zwischen der Kathode des Wasserstoffthyratrons 88 und Erde. Ein Koppelungskondensator 106 liegt zwischen der Kathode des Thyratrons 88 und dem einadrigen Kabel 20. Eine Energiequelle 108 für das Bohrloch ist über ein Filternetzwerk 110 an den Leiter 22 des Kabels 20 angeschlossen. Dieses Netzwerk enthält einen Kondensator 112, der zwischen dem Eingang der Energiequelle 108 und Erde liegt, und eine Spule 114, die zwischen dem Eingang der Energiequelle 108 und dem Leiter 22 des Kabels 20 liegt.The cathodes of the double cathode amplifier 56 are connected via a coupling capacitor 90 to the control grid of a hydrogen thyratron 88 of a cable pulse circuit 87 for generating pulses for the cable. The control grid of the hydrogen thyratron 88 is also connected to a negative direct current potential via a choke coil 92. A network 94 for energy storage or pulse shaping contains capacitors 96 and 98 and a coil 100 and is connected with one connection to earth and the other connection directly to the anode of the hydrogen thyratron 88 and via a resistor 102 to the positive terminal B 4- the power source. The storage network 94 may, for example, be a specific length of coaxial cable. A cathode resistor of 1.04 mil low ohmic resistance is between the cathode of hydrogen thyratron 88 and ground. A coupling capacitor 106 lies between the cathode of the thyratron 88 and the single-core cable 20. A source of energy 108 for the borehole is connected to the conductor 22 of the cable 20 via a filter network 110. This network includes a capacitor 112 which is connected between the input of the energy source 108 and ground, and a coil 114 which is connected between the input of the energy source 108 and the conductor 22 of the cable 20.

Derjenige Teil des Bohrlochmeßgerätes nach der Erfindung, der über der Erde liegt, ist in Fig. 2 gezeigt. Wie man aus dieser Figur ersieht, läuft das Kabel 20 über ein Kabelmeßgerät 116. Das obere Ende des Leiters 22 des Kabels 20 ist an eine erste Primärwicklung 118 eines Aufwärtstransformators 120 gelegt, während die Hülle 24 des Kabels geerdet ist. Eine zweite Primärwicklung 122 des Transformators 120 liegt in Reihe mit der ersten Primärwicklung 118 und mit einer Spule 124 zusammen am Ausgang einer Energiequelle 126, die im wesentlichen ein regelbarer Aufwärtstransformator ist, der die Energie von 110 Volt und 60 Hz auf eine Energiequelle 125 mit annähernd 280VoIt und 60 Hz anhebt. Eine weitere Energiequelle 128 liegt ebenfalls am Ausgang der Energiequelle 125 für 110 Volt und 60 Hz. Ein erster Kondensator 130 liegt zwischen dem Ausgang der Energiequelle 126. und Erde. Ein zweiter Kondensator 132 liegt zwischen dem Ausgang der Energiequelle 126 und dem gemeinsamen Punkt zwischenThat part of the logging device according to the invention which lies above the ground is shown in FIG. As can be seen from this figure, the cable 20 passes over a cable meter 116. The top end of the conductor 22 of the cable 20 is connected to a first primary winding 118 of a step-up transformer 120, while the sheath 24 of the cable is grounded. A second primary winding 122 of the transformer 120 is in series with the first primary winding 118 and with a coil 124 together at the output of a Energy source 126, which is essentially a controllable Step-up transformer that uses 110 volts and 60 Hz of energy to an energy source 125 increases approximately 280VoIt and 60 Hz. Another energy source 128 is also located at the output of the Energy source 125 for 110 volts and 60 Hz. A first capacitor 130 is connected between the output of the Energy source 126. and earth. A second capacitor 132 is connected between the output of the energy source 126 and the common point between

den ersten und zweiten Primärwicklungen 118, 122 des Transformators 120. Die Sekundärwicklung 134 des Transformators 120 ist an ein Hochpaßfilter 136 gelegt. Der Ausgang des Hochpaßfilters 136 liegt an einem Verstärker 138, dessen Ausgang an einem Sperroszillator 140 liegt. Ein Impulsanzeigegerät, beispielsweise ein Kontrolloszilloskop 141, liegt am Ausgang des Hochpaßfilters 136.the first and second primary windings 118, 122 of the transformer 120. The secondary winding 134 of the transformer 120 is connected to a high-pass filter 136. The output of the high-pass filter 136 is present an amplifier 138, the output of which is connected to a blocking oscillator 140. A pulse display device, for example a control oscilloscope 141, is at the output of the high pass filter 136.

Der Ausgang des Sperroszillators 140 liegt über einen Koppelwiderstand 150 an dem Steuergitter derThe output of the blocking oscillator 140 is connected to the control grid of the via a coupling resistor 150

ersten Triode 146 eines ersten Impuls-Löschkreises 142, der aus einem monostabilen Multivibrator 144 mit einer ersten Triode 146 und einer zweiten Triode 148 besteht. Die Anode der zweiten Triode 148 des monostabilen Multivibrators 144 liegt über einen ersten Widerstand 152 in Serie mit der Parallelschaltung aus einem zweiten Widerstand 154 und einem parallel dazu liegenden Kondensator 156 an der negativen Klemme B— einer Energiequelle. Außerdem ist ein erster Belastungswiderstand 158 über einen ersten Koppelkondensatorl60 an den Ausgang des Sperroszillators 140 gelegt. Eine Siliziumdiode 162 liegt zwischen dem ersten Belastungswiderstand 158 und dem gemeinsamen Punkt zwischen dem ersten Widerstand 152 und dem zweiten Widerstand 154.first triode 146 of a first pulse cancellation circuit 142, which consists of a monostable multivibrator 144 with a first triode 146 and a second triode 148. The anode of the second triode 148 of the monostable multivibrator 144 is connected to the negative terminal B of an energy source via a first resistor 152 in series with the parallel connection of a second resistor 154 and a capacitor 156 lying parallel to it. In addition, a first load resistor 158 is connected to the output of the blocking oscillator 140 via a first coupling capacitor 160. A silicon diode 162 lies between the first load resistor 158 and the common point between the first resistor 152 and the second resistor 154.

Ein zweiter Belastungswiderstand 164 liegt zwischen dem gemeinsamen Punkt des ersten Koppelkondensators 160 und des ersten Belastungswidcrstandes 158 einerseits und Eide andererseits. Ein zweiter Koppelkondensator 166 liegt zwischen dem gemeinsamenA second load resistor 164 lies between the common point of the first coupling capacitor 160 and the first load resistor 158 on the one hand and oaths on the other. A second coupling capacitor 166 lies between the common

Punkt des ersten Belastungswiderstandes 158 und der Siliziumdiode 162 und einem Gitterwiderstand 168. Der Gitterwiderstand 168 liegt zwischen dem Steuergitter eines Kathodenverstärkers 170 einer negativenPoint of the first load resistor 158 and the silicon diode 162 and a grid resistor 168. The grid resistor 168 is a negative between the control grid of a cathode amplifier 170

VorspannungsqucIIe. Die Anode des Kathodenverstärkers 170 liegt direkt an dem positiven Anschluß ZH- einer Stromquelle, während die Kathode dieses Verstärkers 170 über einen Laslwidcrstand 172 an Erde liegt.Preload source. The anode of the cathode amplifier 170 is directly on the positive terminal ZH- a current source, while the cathode of this amplifier 170 is connected to a Laslwidcrstand 172 Earth lies.

Die Kathode des Kathodenverstärkers 170 ist an eine Triggerschaltung 174 in Form eines Zweierteilers angeschlossen, der seinerseits an einen Sägezahngenerator 176 angeschlossen ist. Hin Spitzcnwcrt-Röhrenvoltmcter 178 liegt am Ausgang des Generators 176. Hin Gleichstromverstärker 180 koppelt das Röhrcnvoltmeler 178 an ein Aufzeichnungsgerät 182. Eine Kopplungseinrichtung 183 liegt zwischen der Kabelnicßvori'ichtimg 116 und dem Aufzeichnungsgerät 182, so daß dieses mit einer der des Meßkabels 20 entsprechenden Geschwindigkeit registriert.The cathode of the cathode amplifier 170 is connected to a trigger circuit 174 in the form of a two-part divider connected, which in turn is connected to a sawtooth generator 176. Towards pointed power tube voltmeters 178 is at the output of the generator 176. The direct current amplifier 180 couples the tube voltmeter 178 to a recording device 182. A coupling device 183 is located between the cable connection device 116 and the recording device 182, so that it can be connected to one of the measuring cable 20 corresponding speed registered.

Ein Ausgang des Triggerkreises 174 liegt auch an einem TriggerriickstcIIkreis.184, der einen Kathodenverstärker 186 enthält, dessen Steuergitter am Ausgang des Kreises 174 liegt und dessen Anode unmittelbar an der positiven Klemme ZH- der Stromquelle liegt, während seine Kathode über eine Reihenschaltung aus einem ersten Kathodenverstärker 190 und einem zweiten Kathodenverstärker 192 an der negativen Klemme Ii- einer Stromquelle liegt. Ein erster Kondensator 194 liegt mit seiner einen Klemme an Erde und mit seiner anderen Klemme an dem gemeinsamen Punkt zwischen dem ersten und zweiten Kathodenwiderstand 190 bzw. 192, und zwar über einen ersten hoehohmigcn Widerstand 196. Der gemeinsame Punkt zwischen dem ersten Kondensator 194 und dem Widerstand 196 ist mit dem Steuergittcr eines Thyratrons 198 verbunden. Ein zweiter hochohmiger Widerstand 202 liegt zwischen der Anode des Thyratrons 198 und der positiven Klemme Zi+ der Energiequelle. Ein Ausgangstransformator 204 hat eine Primärwicklung 206, die mit ihrer einen Klemme an Erde liegt, während die andere Klemme über einen zweiten Kondensator 208 an der Anode des Thyratrons 198 liegt. Die Sekundärwicklung 210 des Ausgangstransformators 204 liegt mit ihrer einen Klemme an Erde und mit ihrer anderen Klemme am Eangang des Triggerkreises 174. Ein Dämpfungswiderstand 212 liegt parallel zu der Sekundärwicklung 210 des Transformators 204.An output of the trigger circuit 174 is also connected to a trigger backstcIIkreis.184, which contains a cathode amplifier 186, the control grid of which is at the output of the circuit 174 and whose anode is directly connected to the positive terminal ZH- of the power source, while its cathode is connected in series with a first Cathode amplifier 190 and a second cathode amplifier 192 is connected to the negative terminal Ii- of a current source. One terminal of a first capacitor 194 is grounded and its other terminal is connected to the common point between the first and second cathode resistors 190 and 192, to be precise via a first high-ohmic resistor 196. The common point between the first capacitor 194 and the Resistor 196 is connected to the control grid of a thyratron 198. A second high-value resistor 202 lies between the anode of the thyratron 198 and the positive terminal Zi + of the energy source. An output transformer 204 has a primary winding 206, one terminal of which is connected to ground, while the other terminal is connected to the anode of the thyratron 198 via a second capacitor 208. The secondary winding 210 of the output transformer 204 has one terminal connected to ground and the other terminal connected to the input of the trigger circuit 174. A damping resistor 212 is parallel to the secondary winding 210 of the transformer 204.

V i g. 3 zeigt ein Zeitdiagramm der Spannungen des Bohrlochmeßgerätes. V i g. 3 shows a timing diagram of the voltages of the logger.

Beim Betrieb des Gerätes wird ein elektrischer Impuls J₀. den der Taktgeber 36 erzeugt, auf den akustischen Sendeimpulsgeber 38 gegeben, der einen spitzen elektrischen Impuls hoher Energie erzeugt, um den Scndcwandlcr 28 zu betätigen, der einen akustischen Impuls T_n erzeugt. In der Praxis erzeugt der Sendewandler 28 allerdings eine akustische Welle und nicht einen einzelnen akustischen Impuls, weil in dem Sendewandler 28 -immer dann mechanische·. Schwingungen entstehen, wenn ein elektrischer Impuls J₀ aus dem akustischen Sendeimpulsgeber 38 bei ihm ankommt. Kommt der akustische-Wellenzug an einem der Hmpfahgswandler 30, 32 an, dann erzeugt der betreffende Wandler eine entsprechende elektrische Welle an seinem Ausgang. Da nur die erste Welle des elektrischen Wcllenzuges benutzt wird, um die Laufzeit der akustischen Energie zwischen den beiden Empfangswandlcm 30 und 32 zu messen, wird die Funktionsweise des Bohrlochmeßgerätes unter Berücksichtigung nur der ersten akustischen Welle bzw. des ersten akustischen Impulses T₀ des akustischen Wellenzuges und auch nur der ersten elektrischen Welle bzw. eines Impulses I der elektrischen Wellenzüge erläutert. Der elektrische Impuls J₀ des Taktgebers 36 wird gleichzeitig über die Sperrdiode 68 auf das Stcuergitter der zweiten Triode 60 des Doppel-Kathodenverstärkcrs 56 gegeben, der wie ein Stromkreis wirkt, der die Impulse sammelt und seinerseits einen Impuls J₀ an dem Kathodenwiderstand 62 des Doppel-Kathodenverstärkers 56 erzeugt.When the device is in operation, an electrical pulse J ₀ . generated by the clock generator 36, applied to the acoustic transmission pulse generator 38, which generates a sharp electrical pulse of high energy in order to actuate the Scndcwandlcr 28, which generates an acoustic pulse T _n . In practice, however, the transmitting transducer 28 generates an acoustic wave and not a single acoustic impulse, because in the transmitting transducer 28 - always mechanical. Vibrations arise when an electrical pulse J ₀ from the acoustic transmitter pulse generator 38 arrives at him. When the acoustic wave train arrives at one of the amplitude transducers 30, 32, the transducer in question generates a corresponding electrical wave at its output. Since only the first wave of the electric wave train is used to measure the transit time of the acoustic energy between the two receiving walls 30 and 32, the functioning of the borehole measuring device is only taking into account the first acoustic wave or the first acoustic pulse T _{0 of} the acoustic wave train and also only the first electrical wave or a pulse I of the electrical wave trains explained. The electrical pulse J _{0 of} the clock generator 36 is given simultaneously via the blocking diode 68 to the control grid of the second triode 60 of the double cathode amplifier 56, which acts like a circuit that collects the pulses and in turn a pulse J ₀ at the cathode resistor 62 of the double Cathode amplifier 56 generated.

ίο Der elektrische Impuls. J₀ des Taktgebers 36 wird gleichzeitig auch auf den ersten Impuls-Vcrzögcrungskreis 40 gegeben, der etwa 100 Mikrosekunden nach dem Eintreffen des elektrischen Impulses J₀ einen negativen Impuls erzeugt; diese 100 Mikrosekunden sind eine gerade etwas kleinere Zeit als die zu erwartende Mindcst-Laufzcit der akustischen. Energie des Sendewandlers 28 zu dem ersten Empfangswandlcr 30 bei einem Abstand von etwa 90 cm zwischen den beiden Wandlern. Der negative Impuls betätigt den ersten Torimpulsgenerator 42, um einen positiven Rechteckimpuls zu erzeugen, dessen Dauer annähernd 600 Mikrosekunden beträgt und der auf eines der Stcuergitter des Doppelsteuerungs-Koinzidenzthyratrons 44 des Triggergenerators 43 gegeben wird; diescr positive Impuls wird in einer Zeitspanne erzeugt, die mindestens dem Zeitintervall zwischen dem am frühesten erwarteten Impuls und dem am spätesten erwarteten Impuls an dem ersten Empfangswandler 30 entspricht.ίο The electrical impulse. J _{0 of} the clock generator 36 is simultaneously also applied to the first pulse delay circuit 40, which generates a negative pulse _{approximately 100 microseconds after the arrival of the electrical pulse J 0;} these 100 microseconds are just a little smaller than the expected minimum running time of the acoustic. Energy of the transmitting transducer 28 to the first receiving transducer 30 at a distance of about 90 cm between the two transducers. The negative pulse actuates the first gate pulse generator 42 to generate a positive square pulse, the duration of which is approximately 600 microseconds, and which is applied to one of the control grids of the dual control coincidence thyratron 44 of the trigger generator 43; This positive pulse is generated in a period of time which corresponds at least to the time interval between the earliest expected pulse and the most recently expected pulse at the first receiving transducer 30.

Der akustische Impuls T₀, der an dem Sendewandler 28 erzeugt worden ist, gelangt durch die Flüssigkeit in dem Bohrloch in die unterirdische Gesteinsschicht 14, wo ein Teil des Impulses von der Schicht 14 auf die ersten und zweiten Empfangswandler 30 und 32 gebrochen wird. Ein Teil des gebrochenen akustischen Impulses tritt wieder in die Flüssigkeit des Bohrloches ein, um auf den ersten Empfangswandler 30 zu treffen, und zu einem späteren Zeitpunkt, je nach den akustischen. Eigenschaften der Schicht 14, tritt ein anderer Teil des gebrochenen Impulses von neuem in die Bohrlochflüssigkeit ein, um den zweiten Empfangswandler 32 zu treffen. Die von dem ersten Empfangswandler 30 erzeugte Spannung, die der dort empfangenen akustischen Energie entspricht, wird über das erste Filter 46 auf den ersten Verstärker 48 gegeben. Die erste positive, von dem Ausgang des ersten Verstärkers 48 ausgehende Welle wird auf das zweite der beiden Steuergitter des Thyratrons 44 des Triggergenerators 45 gegeben, um das Thyratron 44 zu zünden bzw. zu ionisieren. Sobald das Thyratron 44 gezündet worden ist. erzeugt die in dem Speicherkondensator 52 gespeicherte Energie einen positiven elektrischen Impuls J₁ an dem Kathodenwiderstand 54. Da der Ladewiderstand 50 des ersten Triggergenerators 45 einen hohen Widerstandswert aufweist, kann der Speicherkondensator 52 nicht sofort wieder geladen, werden, und infolgedessen können die nachfolgenden positiven Wellen des Wellenzuges des ersten Empfangswandlers 30 das Thyratron 44 nicht wieder von neuem zünden. Die Impedanzwerte des Ladewiderstandes 50 und des Speicherkondensators 52 sind so groß gewählt, daß das Thyratron 44 beim Eintreffen des nächstfolgenden Zuges einer elektrischen Welle gezündet werden kann, die von einem akustischen Impuls T₀ eingeleitet worden ist. Der Ausgangsimpuls J₁, der von dem Ausgang I des ersten Triggergenerators 45 abgeleitet worden ist, umfaßt die gesamte Spannung über dem Kathoden-The acoustic pulse T ₀ generated at the transmitting transducer 28 passes through the fluid in the borehole into the subterranean rock layer 14, where part of the pulse is refracted from the layer 14 onto the first and second receiving transducers 30 and 32. Part of the broken acoustic pulse re-enters the fluid of the borehole to hit the first receiving transducer 30 and at a later point in time, depending on the acoustic. Characteristic of the layer 14, another portion of the broken pulse re-enters the borehole fluid to hit the second receiving transducer 32. The voltage generated by the first receiving transducer 30, which corresponds to the acoustic energy received there, is sent to the first amplifier 48 via the first filter 46. The first positive wave emanating from the output of the first amplifier 48 is applied to the second of the two control grids of the thyratron 44 of the trigger generator 45 in order to ignite or ionize the thyratron 44. As soon as the thyratron 44 has been ignited. the energy stored in the storage capacitor 52 generates a positive electrical pulse J ₁ at the cathode resistor 54. Since the charging resistor 50 of the first trigger generator 45 has a high resistance value, the storage capacitor 52 cannot be charged again immediately, and as a result the subsequent positive waves can of the wave train of the first receiving transducer 30 do not reignite the thyratron 44. The impedance values of the charging resistor 50 and the storage capacitor 52 are selected to be so large that the thyratron 44 can be ignited when the next train of an electric wave arrives, which was initiated by an acoustic pulse T _0. The output pulse J ₁ , which has been derived from the output I of the first trigger generator 45, comprises the entire voltage across the cathode

widerstand 54 und wird über den Koppclkondcnsator 64 auf das Stcuergittcr der eisten Triode 58 des Doppcl-Katliodenverslärkcrs 56 gegeben und erzeugt den Impuls i, an dem Kathodenwiderstand 62 des Doppel-Kathodenverstärkcrs 56.resistance 54 and is via the coupling capacitor 64 on the grille of the first triode 58 of the double-catalytic converter 56 given and generates the pulse i, at the cathode resistor 62 of the double cathode amplifier 56.

Ein Teil der Spannung oder des Impulses /,, der an dem Kalhodcnwiderstand 54 in dem ersten Triggergenerator 45 erzeugt worden ist, wird an dessen Ausgang II abgeleitet und auf den Hingang des zweiten Impulsverzögerungskreises 70 gegeben. Am Ausgang des zweiten Impulsverzögeriingskreises 70 wird etwa 30 Mikrosckunden nach dem Impuls I₁ ein negativer Impuls t_u erzeugt und auf diesen Kreis gegeben; es erfolgt dies 30 Mikrosckunden schneller als die erwartete Mindcstlaufzeit der akustischen Energie zwischen dem ersten zu dem zweiten Empfangswandler bei einem Abstand von etwa 30 cm zwischen den Wandlern. Der negative Impuls t₀ des zweiten Impulsverzögerungskreises 70 erzeugt einen positiven Rechteckimpuls mit einer Dauer von etwa 250 Mikrosekunden, der am Ausgang des zweiten Generators 72 auftritt. Der positive Impuls, der in einem Zeitintervall erzeugt wird, das mindestens zwischen dem Eintreffen des am frühesten erwarteten Impulses und des am spätesten erwarteten Impulses an dem zweiten Empfangswandler 32 liegt, wird auf das eine Steuergitter des Thyratrons 74 des zweiten Triggergenerators 75 gegeben.A part of the voltage or the pulse I, which has been generated at the Kalhoden resistor 54 in the first trigger generator 45, is derived at its output II and applied to the input of the second pulse delay circuit 70. At the output of the second pulse delay circuit 70, a negative pulse t _{u is} generated about 30 microseconds after the pulse I ₁ and applied to this circuit; this takes place 30 microseconds faster than the expected minimum transit time of the acoustic energy between the first and the second receiving transducer with a distance of about 30 cm between the transducers. The negative pulse t _{0 of} the second pulse delay circuit 70 generates a positive square-wave pulse with a duration of approximately 250 microseconds, which occurs at the output of the second generator 72. The positive pulse, which is generated in a time interval that is at least between the arrival of the earliest expected pulse and the latest expected pulse at the second receiving transducer 32, is applied to the one control grid of the thyratron 74 of the second trigger generator 75.

Die Spannungswelle, die an dem zweiten Empfangswandler 32 erzeugt wird und die der akustischen Energie entspricht, die dort empfangen worden ist, wird über das zweite Filter 82 auf den zweiten Verstärker und Schwellwertbegrcnzer 84 gegeben. Die erste von dem Ausgang des zweiten Verstärkers 84 ausgehende positive Welle wird auf das andere Steuergitter des Thyratrons 74 des zweiten Triggergenerators 75 gegeben und zündet das Thyratron 74. Die in dem Speicherkondensator 78 gespeicherte Energie wird dann über das Thyratron 74 entladen und erzeugt einen Impuls /., an dem Kathodenwiderstand 80 des zweiten Thyratrons 74. Wie in Verbindung mit dem ersten Triggergencrator 45 bereits erläutert worden ist, zünden die nachfolgenden positiven Wellen des Wellenzuges das Thyratron 74 nicht von neuem. Der Impuls J₂ wird über die zweite Sperrdiode 86 auf das Sleuergitter der zweiten Triode 60 des Doppel-Kathodenverstärkers 56 gegeben und erzeugt an dem Kathodenwiderstand 62 des Doppel-Kathodenverstärkers 56 den Impuls /„. Die drei an dem Kathodenwiderstand 62 des Doppel-Kathodenverstärkers 56' erzeugten Impulse /₀, t_x und /., werden über den Koppelkondensator 90 auf das Steuergitter des Wasser- ., stoiTthyratrons 88 des Klibel-I.m.r>ulskreises 87 gegeben. Sobald der Impuls /_n das Thyratron 88"gezündet hat, wird die in dem Speichernetzwerk 94 angesammelte Energie durch das Thyratron 88 entladen und erzeugt an dem niederohmigen Kathodenwidersland 104 des Thyratrons 88 einen Impuls großer Amplitude und kurzer Dauer. Sobald" die Energie aus dem Speichernetzwerk 94 entladen ist, wird das Wasserstoflthyratron 88 stromundurchlässig, worauf das Speicherhetzwerk 94 von neuem rasch durch die Energie aus der positiven Klemme B -I- der Stromquelle über den Ladewiderstand 102 aufgeladen wird, um das Eintreffen des Impulses /, zu erwarten. Die Drosselspule 92 und die "negative Gleichspannung, die über die Drosselspule auf das Steuergittcr des Thyratrons 88 gegeben wird, sind vorgesehen, um das Thyratron 88 rasch zu cnlionisieren. Der Kabel-Impulskrcis 87 wirkt auf ähnliche Weise beim Empfang des Impulses i, und auch beim Empfang des Impulses/_a. Infolgedessen werden die drei Impulse /„, I₁ und f., hoher Energie und kurzer Dauer an der Kathode des Wasserstoffthyratron 88 erzeugt. Diese Impulse /₍₎₎ i, und /., werden dann über den Koppelkondensalor 106 auf den Leiter 22 des Kabels 20 gegeben und von da zur Erdoberfläche übertragen.The voltage wave that is generated at the second receiving transducer 32 and that corresponds to the acoustic energy that has been received there is passed through the second filter 82 to the second amplifier and threshold value limiter 84. The first positive wave emanating from the output of the second amplifier 84 is passed to the other control grid of the thyratron 74 of the second trigger generator 75 and ignites the thyratron 74. The energy stored in the storage capacitor 78 is then discharged via the thyratron 74 and generates a pulse / ., at the cathode resistor 80 of the second thyratron 74. As has already been explained in connection with the first trigger generator 45, the subsequent positive waves of the wave train do not ignite the thyratron 74 again. The pulse J ₂ is applied to the sleuer grid of the second triode 60 of the double cathode amplifier 56 via the second blocking diode 86 and generates the pulse / “at the cathode resistor 62 of the double cathode amplifier 56. _{The three pulses / 0} , t _x and /., Generated at the cathode resistor 62 of the double cathode amplifier 56 ', are sent via the coupling capacitor 90 to the control grid of the water. As soon as the pulse ( _s ) has ignited the thyratron 88 ", the energy accumulated in the storage network 94 is discharged through the thyratron 88 and generates a pulse of large amplitude and short duration at the low-resistance cathode counterland 104 of the thyratron 88. As soon as" the energy from the storage network 94 is discharged, the hydrogen thyratron 88 becomes current-impermeable, whereupon the storage network 94 is again rapidly charged by the energy from the positive terminal B -I- of the current source via the charging resistor 102 in order to await the arrival of the pulse /. The choke coil 92 and the negative DC voltage applied to the control grid of the thyratron 88 via the choke coil are provided to rapidly ionize the thyratron 88. The cable pulse circuit 87 acts in a similar manner in receiving the pulse i, and also upon receipt of the pulse / _a. As a result, the three pulses / "I ₁ and f., generates high energy, short duration at the cathode of the Wasserstoffthyratron 88th These pulses / ₍₎₎ i, and /., are then transferred to Given coupling condenser 106 on the conductor 22 of the cable 20 and transmitted from there to the earth's surface.

Da das Kabel 20 eine große Länge von z. B. etwa 6000 m oder mehr besitzen kann und da der Durchmesser des Kabels 20, das nicht nur sein Eigengewicht, sondern auch das der Sonde 18 tragen muß, und nur etwa 8 mm betragen kann, ist das Kabel sehr mit Verlust behaftet und weist eine sehr.niedrige Impedanz auf. Das Kabel 20 wirkt im wesentlichen wie ein Tiefpaßfilter. In dem benutzten Frequenzbereich der Impulse l_{), Z₁ und t₂ beträgt die Querimpedanz des Kabels etwa 1 Ohm, während die Längsimpedanz mindestens 70 Ohm beträgt. Um das Maximum der möglichen Energieübertragung durch das Kabel 20 zu erreichen, muß die genaue Impedanzanpassung sorgfältig beachtet werden. Es ist gefunden worden, daß man mit einem üblichen Kabel und einem geerdeten Kathodenwiderstand von 100 Ohm, der an dem Wasserstoffthyratron 88 liegt und der über einen Kondensator von 0,2 Mikrofarad an das Koaxialkabel 20 angekoppelt ist, einen verhältnismäßig scharfen und ausreichenden Impuls an der Erdoberfläche erhält. Der Kondensator mit der Kapazität von 0,2 Mikrofarad hält die 60-IIz-Spannung von dem Kabel fern, und der 100-Ohm-Widersland stellt einen Entladungsweg für den Kondensator dar.Since the cable 20 has a great length of e.g. B. can have about 6000 m or more and since the diameter of the cable 20, which must not only bear its own weight, but also that of the probe 18, and can be only about 8 mm, the cable is very lossy and has a very low impedance. The cable 20 acts essentially like a low-pass filter. In the frequency range used for the pulses l _{) , Z ₁ and t ₂ , the transverse impedance of the cable is approximately 1 ohm, while the series impedance is at least 70 ohms. In order to achieve the maximum possible energy transfer through the cable 20, the exact impedance matching must be carefully observed. It has been found that with a conventional cable and a grounded cathode resistor of 100 ohms, which is connected to the hydrogen thyratron 88 and which is coupled to the coaxial cable 20 via a capacitor of 0.2 microfarads, a relatively sharp and sufficient pulse at the Earth's surface receives. The 0.2 microfarad capacitor keeps the 60 IIz voltage away from the cable, and the 100 ohm contradiction provides a discharge path for the capacitor.

Die ZJH--Spannung, die Gittervorspannung und die Heizspannungen für sämtliche Stromkreise in der Sonde 18 werden von der Bohrloch-Energiequelle 108 abgenommen. Die Energie für das Bohrloch wird aus dem Netz 126, das sich an der Erdoberfläche befindet, über das Kabel 20 in die Sonde 18 und von dem Kabel 20 in die Stromversorgungsanlage 108 über die Spule 114 eingespeist. Die Spule 114 ιιηςί der Kondensator 112 haben den Zweck, zu verhindern, daß die Impulse f₀, i, und i., in die Stromversorgungsanlage 108 für das Bohrloch gelangen. The ZJH voltage, grid bias, and heater voltages for all of the circuits in the probe 18 are drawn from the downhole power source 108. The power for the borehole is fed from the network 126, which is at the surface of the earth, via the cable 20 to the probe 18 and from the cable 20 to the power supply 108 via the coil 114. The purpose of the coil 114 ιιηςί of the capacitor 112 is to prevent the pulses f ₀ , i, and i., From entering the power supply system 108 for the borehole.

Die Wechselspannung der Stromquelle 126 wird über die Spule 124 auf den Leiter 22 des Kabels 20, ferner-autdie zweite Primärwicklung 122 und auf die erste Primärwicklung 118 des Transformators 12Q.g_cgeben. Die Primärwicklungen 118 und 122 sind so gewickelt, daß die Flußändcrungcn infolge des Stromes in einer der Primärwicklungen durch die in der anderen Primärwicklung ausgeglichen werden, so daß eine. Null ergebende Spannung in der zweiten Sekundärwicklung.l.34_erzcugt wird.The alternating voltage of the power source 126 is transmitted via the coil 124 to the conductor 22 of the cable 20, further-on the second primary winding 122 and on the first primary winding 118 of transformer 12Q.g_c give. The primary windings 118 and 122 are wound so that the flux changes due to the current in one of the primary windings are balanced by those in the other primary winding, so that one. Voltage resulting in zero in the second secondary winding. L.34_erzcugt will.

Die drei auf das untere Ende des Kabels 20 gegebenen Impulse/„, /, und /„ kommen an dem oberen Ende des Kabels 20 mit einer Zeitverschiebung an, die gleich der Laufzeit durch das Kabel 20 ist und von den Übertragungseigenschaften des Kabirls'20 abhängt. Da die an der Erdoberfläche empfangenen elektrischen Impulse zeitlich verschoben sind, können sie von den elektrischen Impulsen f„, I₁ und 1., in der Sonde 18 durch Vergleich mit den entsprechenden elektrischen Impulsen f,,', f,' und r.,' an der Erdoberfläche unterschieden werden.The three pulses / ", /, and /" given to the lower end of the cable 20 arrive at the upper end of the cable 20 with a time shift that is equal to the transit time through the cable 20 and depends on the transmission properties of the Kabirls'20 . Since the electrical impulses received on the earth's surface are shifted in time, they can be derived from the electrical impulses f ", I ₁ and 1., in the probe 18 by comparison with the corresponding electrical impulses f", f, 'and r., 'can be distinguished on the surface of the earth.

Die Zeitverzögerung bei der Impulsübertragung kann für ein Kabel mit einer l.äntie von etwa 550(1 bis M(H) m etwa 50 Mikrosckunden betragen. Da alleThe time delay in the transmission of pulses can be calculated for a cable with a length of about 550 (1 to M (H) m are about 50 microseconds. Since all

109 611/33109 611/33

Claims

three pulses are delayed by the same amount, the time difference between the pulses / 0, Z1 and /. is the same as between the pulses / "', /,' and r /. The three pulses / '' ', /,' and t., 'Received at the upper end of the cable 20 are applied to one terminal of the first primary winding 118 of the transformer 120, the other terminal of which is connected to earth via the capacitors 132 and 130 to prevent the pulses / 0 ', Z1' and t., 'from passing through the second primary winding 122. In addition, the coil 124 is connected in series with the primary winding 122 in this branch and represents a high impedance for the pulses / "", /, "and / 2" in order to prevent them from being passed through the second primary winding 122 of the transformer 120 go through. The transformer 120 acts as a step-up transformer, so that electrical pulses / u ', Z1' and /., 'Of sufficiently large amplitude are obtained when they have passed through the high-pass filter 136 ao and the amplifier 138 to operate the blocking oscillator 140, which generates sharp pulses of equal amplitude at its output. The three pulses / 0 ', /,' 'and / 2' of the blocking oscillator 140 are applied to the control grid of the first triode 146 of the monostable multivibrator 144 via the coupling resistor 150. The first triode 146 of the multivibrator 144 is normally not current-permeable, while the second triode 148 of the multivibrator is normally current-permeable the first triode is current-permeable, and the second triode is current-impermeable. In this way, the voltage at the anode of the second triode 148 rises and forms a positive wave. The time constant of the multivibrator 144 is dimensioned such that the positive wave at the anode of the second triode has a duration of about 1000 microseconds. The pulse / "" of the blocking oscillator 14Q is also diverted through the coupling capacitor 160 to the resistor 158 and through the normally current-permeable diode 162, the shunt capacitor 156 and the negative terminal B - to ground. Diode 162 and shunt capacitor 156 have very small impedances for the pulse / "" and as a result the voltage at the common point between resistor 158 and diode 162 is very small. The voltage at this common point is not large enough to exceed the negative grid bias on the control grid of the first cathode amplifier 170 and to act on the trigger circuit 174 through the first cathode amplifier 170. It follows that the pulse / 0 'does not get into the measuring circuit for determining the acoustic speed, which includes the trigger circuit 174, the sawtooth generator, the voltmeter 178 "", the DC amplifier 180 and the recording device 182. At the time in When the pulse /, 'of the blocking oscillator 140 is applied to the resistor 158, the diode 162 becomes impermeable to the signal due to the positive wave of the anode of the second triode 148 of the multivibrator 144. Accordingly, the pulses /,' and t. / run through the coupling capacitor 166 and reach the control grid of the cathode amplifier 170 and generate the pulses /, 'and /.,' at the cathode resistor 172 of the cathode amplifier 170. The resistor 164 serves to complete the direct current path for the diode 162 as long as it is current-permeable Pulses /, 'and /.,' Are separated from the pulse //, they can be put on the circuit to measure the elapsed time /, 'given to the trigger circuit 174, then it generates a negative wave or a pulse at its output, which ends when the /.,' pulse arrives. The duration of the negative pulse is equal to the travel time of the acoustic wave through the underground layer of earth between the first and the second receiving transducer 30 or 32. In order to be able to measure the duration of the negative pulse of the trigger circuit 174 in the usual way, the negative pulse is on the sawtooth generator 176 is given, which generates a linearly rising wave, the height of which is proportional to the transit time of the acoustic pulse from the first receiving transducer 30 to the second receiving transducer 32. Since the generator 176 is switched off exactly at the time // ', the peak value of the sawtooth-shaped voltage at the output of the generator 176 is proportional to the total transit time of the acoustic pulse through the underground layer between the first and second receiving transducers 30 and 32. The peak value of the sawtooth-shaped voltage of the generator 176 is detected by the voltmeter 178 and fed to the recorder 182 via the DC voltage amplifier 180. Since the transmitter transducer 28 generates acoustic pulses T0 at a repetition rate of approximately 20 pulses per second, an accurate measurement of the acoustic velocities in virtually all subterranean layers through which the borehole passes can be obtained by moving the probe 18 through the borehole. Since the trigger circuit 174 is a bistable circuit, an even number of pulses must be applied to the input of the trigger circuit 174 in order to be able to apply a pulse with the correct polarity to the generator 176 and thus to be able to measure the desired time intervals. If the pulse /, 'triggers the negative pulse at the output of the trigger circuit 174, but the pulse /./ does not arrive at the input of the doubling circuit ^ the negative pulse has a very long duration, which only occurs when the following /,' pulse occurs is terminated. If the following pulse / 2 'arrives, a positive pulse is generated, the duration of which is equal to the transit time of the acoustic pulse through the underground layers between the first and second receiving transducers. The generator 176 would use the long negative instead of the positive pulse, which is now equal to the desired time interval. Address the impulse. This condition would persist until an odd pulse arrived and reset the trigger circuit so that an output pulse with the correct polarity would be generated. Since it can now take a considerable amount of time before an odd pulse arrives at the trigger circuit and resets it, circuit 184 is used to reset the trigger circuit to emit an "artificial" pulse / 2 "at a point in time shortly after a time interval has expired takes place in which a pulse // from the second transducer is expected, but does not arrive at a trigger circuit. For this purpose, a positive square-wave pulse is triggered at the time /, 'at another output of the circuit 174 and sent to the control grid of the second cathode amplifier 186 The voltage generated at the second of the two series-connected cathode resistors 192 is applied to the capacitor 194 via the high-resistance resistor 196. The voltage at the capacitor 194 gradually increases, as can be seen from the curve V in FIG. The trigger or ignition voltage V, of the thyratron is dimensioned so that it is greater than that on the capacitor 194 ent standing voltage that was generated during the time between the pulses Z1 'and (.,'. If, however, the pulses J1 'or i.,' Do not arrive at the trigger circuit 174, then the voltage on the capacitor 194 rises until it reaches the trigger voltage V1, then the thyratron 198 ignites, whereupon the energy stored in the capacitor 208 through the primary winding 206 of the transformer 204 is discharged; after the ignition, the thyratron is extinguished again as a result of the high resistance value of the second resistor 202. The secondary winding 210 then sends the pulse "" to the input of the trigger circuit 174 and resets the circuit for the next cycle Time interval between two successive acoustic pulses T0, a disturbance pulse, e.g. one that may be caused by a scratching noise in the borehole and that triggers the trigger circuit, will only have a slight effect on the circuit because there is enough time for the reset circuit 184 is available to prepare the trigger circuit 174 for the next working cycle.Although only the electrical pulses Z1 and t.2 need to be transmitted to the earth's surface in order to measure the propagation speeds of the underground layers, it has become particularly useful with regard to the evaluation of the measurements proved to be extremely expedient to transfer the electrical impulse r0 to the earth's surface transfer. By displaying the electrical pulse t3 on the oscilloscope 141, the user of the device can determine the times at which the electrical pulses Z1 and ίο are received relative to the electrical pulse t0. This information is particularly useful if, for example, you want to recognize and determine an acoustic background noise or acoustic attenuation. If necessary, the relative position of the three pulses f 1, i, and f 1 can be recorded by using a suitable recording device instead of the oscilloscope 141. Fig. 4 of the drawing shows a further Ausfürte approximately example of a cable pulse circuit. It contains a three-pole solid-state thyratron in the form of a controlled silicon rectifier 214, the anode of which is connected to a pulse shaping network 94 and the cathode of which is connected to the low-ohmic cathode resistor 104. The pulses r, and /., Are output from the cathodes of the dual cathode amplifier 56 of FIG. 1 is applied to the control electrode of the rectifier 214 via the coupling transformer 216. The primary winding 218 of the transformer 216 is between the cathodes of the double cathode amplifier 56 and ground. The secondary winding 220 of the coupling transformer 216 lies between the control electrode of the rectifier 214 and a negative voltage source. Instead of two receivers, one could also use three receivers; the measurements would then be made when the electrical impulses occur, which correspond to the occurrence of an acoustic impulse at a transducer pair selected from the transmit and receive transducers. It is also possible to use only a single receiver, the time measurement being made between electrical pulses which correspond to the occurrence of an acoustic pulse at the transmitter and at the receiver. If the diameter of the borehole is very large, as is the case, for example, if it is in a washed-out or hollowed-out layer, or if the acoustic propagation speed of the rock is very small, then the acoustic pulse is the first to be received at the first receiving transducer , the one passing through the borehole fluid or acoustic assembly while the impulse passing through the rock is delayed beyond the expected time of arrival because of the excavation. Any field measurements resulting therefrom are avoided by the circuit arrangement according to the invention. Patent claims:

1. Electronic circuit arrangement for a borehole measuring device, which has a number of electroacoustic transducers arranged at a distance from one another in an elongated probe, which is connected to the above-ground circuit via a single-core cable, / ur determination of the time interval between two electrical impulses, which on a first electrical pulse follow in the course of a series of pulses which is generated in an underground circuit of the borehole measuring device when acoustic pulses occur at the respective transducers and which is evaluated in the above-ground circuit by means of a pulse monitoring circuit, characterized in that the pulse monitoring circuit (141), the every three pulses (/ "'; f /; O receives, is connected in parallel to a pulse extinguishing circuit (142) , the output of which is connected to a circuit (174 to 184) for measuring the time interval between the electrical pulses of the pulse series, and the the first elec tric signal pulse.

2. Electronic circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the Tmpulslöschkreis (142) contains a gate circuit (154, 156,162) which is connected to a monostable multivibrator (144) , the current-permeable gate circuit for the first pulse and for the following Impulses of a series of impulses impermeable to current, and that the

• The gate circuit and the monostable multivibrator with their input terminals are connected to the single-core cable (20) via pulse-forming circuits (140, 138, 136, 134, 118).

3. Electronic circuit arrangement according to claim 2, characterized in that the gate circuit contains a diode (162) which is normally current-permeable and as a result

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whose your first pulse is one rung lower Impedance presents and the current-impermeable with the help of the monostable multivibrator (144) is done as soon as the first impulse arrives, in order to present a high impedance to the following pulses of a pulse series, and dal.? the diode (162) via a capacitor (166) to the control electrode of an amplifier (17 (1) connected. to let the following impulses through.

4. Electronic circuit arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the circuit for measuring the time interval contains a trigger circuit (174) which is connected to the output of the pulse extinguishing circuit (142) for the first pulse and to the two pulses responds that a Triggeirückstellkreis (184) includes a Thyratronkreis (198), whose control grid responsive to a Triggerspaninmg with the intended value, and an output of "trigger circuit (174) via cine Ka ^v thodeiifolgeschallung (186) is coupled. a variable voltage generated which reaches the predetermined value after a time interval during which the immediate generation of the third pulse can be expected, and that the output

(210) of the thyratron circuit (198) is connected to the input of the trigger circuit (174).

5. Electronic circuit arrangement according to one of claims I to 4, characterized in that that the underground circuit (Fig. 1) to the single-core cable (20) via a cable pulse link (87) is connected, which contains an output circuit (106) low impedance, and that the cable pulse circuit (87) with its input is connected to pulse-forming switching elements (56) of the underground circuit.

6. Electronic circuit arrangement according to claim 5, characterized in that the Cable pulse circuit (87) a network (94) for pulse shaping and a thyratron circuit (88) having.

7. Electronic circuit arrangement according to claim 6, characterized in that the Thyratron circuit contains a solid-state thyratron (214).

8. Electronic circuit arrangement according to claim 5, 6 or 7, characterized in that the pulse-shaping switching elements (56) contain a double cathodic amplifier (56), the two control gates of which are used to receive the electrical pulses.