SU1420573A1 - Устройство дл автоматической настройки коррел ционного измерител - Google Patents

Abstract

Устройство относитс  к области гео- фи.зических исследований скважин. Целью изобретени   вл етс  увеличение помехоустойчивости системы автоматического поиска первого вступлени  продольной волны. Это достигаетс  тем, что выделение полезного сигнала на фоне шума производитс  не по амплитудному признаку, малоэффективному при низком соотношении сигнал/ /шум, а на основе комплексного анализа формы, частоты, фазы и времени прихода поступаюш,их колебаний. Блок анализа формы огибаюш,ей определ ет наличие во входной информации участков, состо щих из заданного количества фаз с нарастаюпхей амплитудой. Блок анализа видимого периода и блок анализа фазы осуществл ют соответственно контроль частоты и фазы колебаний на выделенных участках. В случае соответстви  этих параметров характеристикам полезного сигна.та блок анализа времени прихода производит сопоставление времени прихода выделенных фаз с моментом срабатывани  коррел тора. В случае их несовпадени  вырабатываютс  команды на его перенастройку в соответствующую сторону. Дл  пог1ыщени  надежности работы устройства в целом команды подаютс  на коррел тор через накопители. 4 з.п. ф-лы. 4 ил. с сл

Description

ГС

о сл

со

Изобретение относитс  к геофизическим исследовани м скважин акустическими методами .

Цель изобретени  - увеличение наежности выделени  полезного сигнала на фоне шума.

На фиг. 1 изображена структурна  схема всего предлагаемого устройства в целом; на фиг. 2 - структурна  схема блока анализа формы огибающей; на фиг. 3 - структурна  схема блока анализа видимого периода; на фиг. 4 - структурна  схема блока анализа фазы; на фиг. 5 - струкурна  схема блока анализа времени при- ХОда.

Устройство содержит блок 1 анвлизл формы огибающей, блок 2 анализа види- мого периода, блок 3 анализа фазы, блок 4 анализа времени прихода, накопители 5 и 6, схему 7 передачи модул , схему 8 выделени  нулей, линию 9 задержки, триггер 10, операционный усилитель 11, диод 12, конденсатор 13, регистр 14 сдвига, схемы 15-17 совпадени , ключ 18, счетчик 19, схему ИЛИ 20, триггер 21, схемы 22 и 23 совпадени , индикатор 24 минимума, индикатор 25 максимума, схемы 26 и 27 совпадени , усилитель-ограничитель 28, коммути- устройство 29, схемы 30-32 совпаени , схему ИЛИ 33, триггеры 34 и 35.

Устройство работает следующим образом .

Принимаемый акустический импульс поступает на блок анализа формы огибающей . Известно, что при АК сигнал представл ет собой радиоимпульс с огибающей близкой к импульсу Берлаге, в котором от первого вступлени  до максимума обычно меньщаетсй не менее двух периодов высокочастотных колебаний. На этом свойстве сигнала и основано действие блока анализа формы огибающей. Сигнал на его выходе по вл етс  только в том случае, если во входной информации встречаетс  участок, состо щий из четырех на первом выходе или трех полуволн на втором выходе, из которых кажда  больще или равна предыдущей . Известно также, что частота сигнала в процессе каротажа может измен тьс  (дл  данного типа скважинной аппаратуры) в строго определенных рамках. Это обсто тельство также используетс  л  повышени  надежности распознавани  сигнала на фоне шума. На выход блока 1 анализа формы огибающей сигналы проход т только в том случае, если длительность полуволн укладываетс  в заданный интервал . Этот контроль осуществл етс  в блоке 2 анализа видимого периода. Импульсы с выходов блока 1 анализа фор.мы огибающей поступают затем на блок 3 анализа фазы, который пропускает их дальше только в том случае, если они соответствуют в принимаемом сигнале полуволнам определенной пол рности . Так, например, если известно, что

5

5

четверта  фаза в принимаемом сигнале отрицательна , на выход блока 3 анализа фазы проход т импульсы только в том случае, если в выделенной последовательности из четырех или трех фаз последн   отрицательна . Далее сигнал поступает на блок 4 анализа времени прихода, где он сравниваетс  по времени с фазой настройки коррел тора . При их несовпадении вырабатываютс  команды на принудительный пере0 ход срабатывани  коррел тора в ту или иную сторону. Дл  повыщени  помехоустойчивости системы автонастройки в целом формируемые блоком 4 анализа видимого периода команды поступают на накопители 5 и 6, алгоритм работы которых в зависимости от задач, решаемых в процессе каротажа и типа примен емой скважинной аппаратуры , может быть самым различным. Например , может использоватьс  принцип п и гп, при котором команда поступает на выход

0 только в том случае, если из ш тактов по крайней мере в п присутствовал сигнал. Блок 1 анализа формы огибающей (см. фиг. 2) работает следующим образом. Входной сигнал поступает на схему 7 передачи модул  и схему 8 выделени  нулей. Импульсы, соответствующие переходам сигнала через ноль, через линию 9 задержки взвод т триггер 10. В это врем  напр жение с выхода схемы 7 передачи модул  поступает на пиковый вольтметр, состо щий из операционного усилител  11, диода 12 и конденсатора 13, на котором в процессе работы запоминаетс  амплитуда предыдущей полуволны. Как только нова  полуволна превосходит потенциал на конденсаторе 13, операционный усилитель измен ет свое состо ние на противоположное и возвращает триггер 10 в исходное положение. Напр жение с инверсного выхода триггера 10 поступает (через блок 2 анализа видимого периода) на информационный вход регистра 14 сдвига, на синхровход которого подаютс  импульсы перехода через ноль. Если данна  полуволна больще предыдущей, триггер 10 между двум  переходами через ноль возвращаетс  в исходное состо ние и в регистр 14 записываетс  единица. Как только в регистре 14 накапливаютс  четыре импульса, схема 15 совпадени  выдает сигнал А, обозначающий наличие во входной информации участка из четырех полуволн с нарастающей огибающей . Если нова  фаза меньще предыдущей,

0 триггер 10 к моменту следующего перехода через ноль не возвращаетс  в исходное состо ние и в регистр записываетс  ноль. Кроме того, импульс перехода через ноль через открытую схему 16 совпадени  вызывает разр д конденсатора 13 через ключ 18.

5 На практике может оказатьс , что полуволна шума, сто ща  непосредственно перед первым вступлением полезного сигнала, но амплитуде больще него. В этом случае в

0

5

0

5

конце первой фазы полезного сигнала в регистр 14 записываетс  ноль и она в подсчет последовательно нарастаюа1их амплитуд не попадает, а четверта  фаза полезного сигнала оказываетс  при этом от начала счета третьей. Чтобы ее выделить используетс  трехвходова  схема 17 совпадени , подключенна  к трем первым разр дам сдвигового регистра 14. Импульс, выдаваемый ей,  вл етс  сигналом Б.

Блок 2 анализа видимого периода (фиг. 3) работает следующим образом.

Задержанный импульс перехода через ноль вызывает обнуление счетчика 19 и через схему ИЛИ 20 триггера 21. Затем импульсы от кварцевого генератора, расположенного в коррел торе, пройд  через нормально открытую схему 22 совпадени , начинают заполн ть счетчик 19. По достижении определенного числа, соответствующего половине мини.мально возможного периода входного сигнала, срабатывает индикатор 24 минимума и взводит триггер 21 в рабочее состо ние. При этом открываетс  схема 23 совпадени , восстанавлива  св зь между инверсным выходом триггера 10 и информационным входом регистра 14 в блоке I анализа формы огибающей. В дальнейщем длительность данной полуволны может пре- выщать половину максимально возможного на практике периода сигнала. При этом срабатывает индикатор 25 максимума и запирает схему 22 совпадени , прекраща  дальнейший счет, а также возвращает триггер 21 в исходное состо ние, убира  при этом сигнал с информационного входа регистра 14. В конце этой фазы в регистр записываетс  ноль и она в подсчете последовательно нарастающих фаз не участвует. Вновь- прищедший импульс перехода через ноль весь процесс начинает сначала. Таким образом, информаци  на регистр 14 попадает только в том случае, если длительность фазы лежит в определенном интервале , задаваемым порогами срабатывани  индикатора 24 минимума и индикатора 25 максимума.

Блок 3 анализа фазы (фиг. 4) работает следующим образом.

Сигналы А и Б с выходов блока 1 анализа фор.мы огибающей подаютс  соответственно на схемы 26 и 27 совпадени , на вторые входы которых поступает с усилител - ограничител  28 сигнал «Преобразование входного сигнала. Знак коэффициента передачи усилител  28 выбран таким, чтобы пропустить только сигналы, совпадающие по фазе с ожидаемы.м полезным сигналом.

Б.,чок 4 анализа времени прихода (фиг. 5) работает следующим образом.

Коммутирующее устройство 29, управл емое импульсом, поступающи.м от коррел тора , равным-по длительности измер е.мому времени прихода сигнала, формирует три

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

интервала вре.мени, границы которых оказываютс  вследствие этого зависимыми от распо. южени  сигнала в предыдущем такте. Сигнал В поступает на схему 30 совпадени , кого)а  открываетс  на врем  прихода четвертой и п той фаз полезного сигнала. При совпадении его с этим промежутком времени он приписываетс  к полезно.му сигналу , если нет - к помехе и в дальнейшем не учитываетс . Сигналы А и Б через схему ИЛИ 33 поступают на схему 31 совпадени , на второй вход которой подаетс  окно длительностью от синхроимпульса до конца п той фазы. Если опи не попадают в этот интервал времени, на выходе триггера 34 находитс  единица,  вл юща с  командой на перенастройку «Назад. Егсли сигнал Л начинает приходить раньше начала четвертой фазы полезно|-о сигнала, то, прс-йд  через схему 32 совпадени , он перебрасывает триггер 35 в единичное состо ние, Я1 , юцдеес  командой на перестройку «Вперед. В начале каждого такта триггеры 34 и 35 возвращаютс  в исходное состо ние передним фронтом импульса, посгупающего от коррел тора .

Таким образом, в предла1-аемом устройстве распознавание сигнала на фоне П1ума производитс  не но амплитудному принципу , котором) свойственны указанные недостатки , а по целому комплексу признаков сигнала (форма огибающей, частота, фаза и врем  прихода), что способствует более надежной работе системы автопастройки.

Формула u .ioopi-TCHUfi

. Устройство дл  автоматической настройки коррел ционного измерител , содержащее два накопите.ч . выходы которых  вл ютс  первым и вторым выходом устройства , отличающеес  тем, что. с целью увеличени  надежности выделени  полезного сигнала на фоне шума. дополните.1ьно введены блок ана. 1иза формы огибающей, блок анализа видимого периода, блок анализа фазы и блок анализа времени прихода, при этом у блока анализа ()ормы .огибающей первый вход св зан с первым входом устройства д, 1Я автоматической iiacTpofi- ки коррел ционного изме|)ите, 1Я, первьп и второй выходы - соответственно с первым и вторым входом блока анализа фазы, у которого третий вход соединен с первым входом устройства, а первый и второй выходы - соответственно с первым и вторым входом блока ана, 1иза времени прихода, у блока анализа видимого периода первьп1 вход  вл етс  вторым входом устройства дл  авто.матической настройки корре, 1 циоипого измерител , второй и третий вход св заны соответственно с третьим и четвертым выходами блока анализа формы огибающей, а выход - с его вторым входом, у блока анализа времени прихода третий вход  в.1 

етс  третьим входом устройства в целом, а первый и второй выходы соединены соответственно с входами первого и второго накопител .

2.Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что блок анализа формы огибающей содержит схему передачи модул , схему выделени  нулей, линию задержки, триггер, операционный усилитель, диод, конденсатор, регистр .Ьдвига, три схемы совпадени  и ключ, при этом у схемы выделени  нулей вход соединен

р первым входом блока, выход с входом ли- нии задержки, первым входом первой схемы Совпадени  и с синхровходом регистра ;сдвига, у триггера S-вход соединен с выхо- :дом линии задержки и третьим выходом  блока анализа формы огибающей, / -вход ;Соединен с выходом операционного усилител  :И анодом диода, неинвертирующий выход - ;с вторым входЬм первой схемы совпадени , а инвертирующий  вл етс  четвертым выходом блока анализа формы огибающей в целом, у схемы передачи модул  вход сое- ;динен с первым входом блока, а выход - с ;неинвертирующим входом операционного усилител , инвертирующий вход которого соединен с точкой соединени  катода диода, аналогового входа ключа и конде 1сатора, втора  обкладка которого заземлена, у ключа выход соединен с нулевой шиной, а управл ющий вход - с выходом первой схемы совпадени , у регистра сдвига информационный вход  вл етс  вторым входом блока анализа формы огибающей, а выходы соединены с входами второй схемы совпадени , выход которой  вл етс  первым выходом блока, при этом у третьей схемы совпадени  входы соединены с выходами регистра сдвига, а выход  вл етс  вторым выходом блока анализа формы огибающей.

3.Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что блок анализа- видимого периода содержит счетчик, схему ИЛИ, триггер, две схемы совпадени , а также индикаторы минимума и максимума, при этом у первой схемы совпадении один из входов  вл етс  первым входом блока, а выход соединен с входом счетчика, у которого обнул ющий

0

д

5 О

5

5

0

вход соединен с первым входом блока и первым входом схемы ИЛИ, а выход св зан с входами индикатора минимума и максимума , у триггера S-вход соединен с выходом индикатора минимума, / -вход - с выходом схемы ИЛИ, второй вход которой соединен с выходом индикатора максимума и вторым входом первой схемы совпадени , а у второй схемы совпадени  первый вход соединен с выходом триггера, а второй вход и выход  вл ютс  соответственно вторым входом и выходом блока анализа видимого периода .

4.Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что блок анализа фазы содержит усилитель-ограничитель и две- схемы совпадени , у которых выходы  вл ютс  первым и вторым выходом блока, первые входы объединены и соединены с выходом усилител -ограничител , а вторые входы  вл ютс  соответственно первым и вторым входом блока анализа фазы, при этом вход усилител -ограничител   вл етс  третьим входом блока анализа фазы.

5.Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что блок анализа времени прихода содержит коммутирующее устройство, три схемы совпадени , схему ИЛИ и два триггера , при этом выходы триггеров  вл ютс  первым и вторым выходами блока анализа времени прихода, Сточка соединени  S-входа первого триггера, -входа второго триггера и входа коммутирующего устройства соединена с третьим входом блока анализа времени прихода, у коммутирующего устройства первый, второй и третий выход соединены соответственно с одним из входов первой, второй и третьей схем совпадени , вторые выходы которых у первой схемы совпадени   вл ютс  вторым входом блока анализа прихода, у второй соединен с выходом схемы ИЛИ, а у третьей соединен с первым входом блока в целом и вторым входом схемы ИЛИ, при этом выходы у первой схемы совпадени  соединены с вторым входом схемы ИЛИ, у второй - с / -входом первого, а у третьей - с 5гвходом второго триггера.

иг.

Раг.г

аг.5

(Раг,4

фае. 5

Claims (5)

1. Форм ул а и зо б ретен и я

   1. Устройство для автоматической настройки корреляционного измерителя, содержащее два накопителя, выходы которых являются первым и вторым выходом устройства, отличающееся тем, что. с целью увеличения надежности выделения полезного сигнала на фоне шума, дополнительно введены блок анализа формы огибающей, блок анализа видимого периода, блок анализа фазы и блок анализа времени прихода, при этом у блока анализа формы огибающей первый вход связан е первым входом устройства для автоматической настройки корреляционного измерителя, первый и второй выходы — соответственно с первым и вторым входом блока анализа фазы, у которого третий вход соединен с первым входом устройства, а первый и второй выходы — соответственно с первым и вторым входом блока анализа времени прихода, у блока анализа видимого периода первый вход является вторым входом устройства для автоматической настройки корреляционного измерителя, второй и третий вход связаны соответственно с третьим и четвертым выходами блока анализа формы огибающей, а выход — с его вторым входом, у блока анализа времени прихода третий вход явля ется третьим входом устройства в целом, а первый и второй выходы соединены соответственно с входами первого и второго накопителя.
2. 2. Устройство по π. 1, отличающееся тем, 5 что блок анализа формы огибающей содержит схему передачи модуля, схему выделения нулей, линию задержки, триггер, операционный усилитель, диод, конденсатор, регистр |сдвига, три схемы совпадения и ключ, при этом у схемы выделения нулей вход соединен с первым входом блока, выход с входом линии задержки, первым входом первой схемы ^совпадения и с синхровходом регистра едвига, у триггера S-вход соединен с выходом линии задержки и третьим выходом 15 (блока анализа формы огибающей, /?-вход 'соединен с выходом операционного усилителя ;и анодом диода, неинвертирующий выход — :с вторым входбм первой схемы совпадения, /а инвертирующий является четвертым выходом блока анализа формы огибающей в ²⁰ (целом, у схемы передачи модуля вход соединен с первым входом блока, а выход — с неинвертирующим входом операционного усилителя, инвертирующий вход которого соединен с точкой соединения катода диода, 25 аналогового входа ключа и конденсатора, вторая обкладка которого заземлена, у ключа выход соединен с нулевой шиной, а управляющий вход — с выходом первой схемы совпадения, у регистра сдвига информационный вход является вторым входом блока 30 анализа формы огибающей, а выходы соединены с входами второй схемы совпадения, выход которой является первым выходом блока, при этом у третьей схемы совпадения входы соединены с выходами регистра сдвига, а выход является вторым 35 выходом блока анализа формы огибающей.
3. 3. Устройство поп. 1, отличающееся тем, что блок анализа- видимого периода содержит счетчик, схему ИЛИ, триггер, две схемы совпадения, а также индикаторы минимума и максимума, при этом у первой схемы совпадения один из входов является первым входом блока, а выход соединен с входом счетчика, у которого обнуляющий вход соединен с первым входом блока и первым входом схемы ИЛИ, а выход связан с входами индикатора минимума и максимума, у триггера S-вход соединен с выходом индикатора минимума, /?-вход — с выходом схемы ИЛИ, второй вход которой соединен с выходом индикатора максимума и вторым входом первой схемы совпадения, а у второй схемы совпадения первый вход соединен с выходом триггера, а второй вход и выход являются соответственно вторым входом и выходом блока анализа видимого периода.
4. 4. Устройство по π. 1, отличающееся тем, что блок анализа фазы содержит усилитель-ограничитель и две- схемы совпадения, у которых выходы являются первым и вторым выходом блока, первые входы объединены и соединены с выходом усилителя-ограничителя, а вторые входы являются соответственно первым и вторым входом блока анализа фазы, при этом вход усилителя-ограничителя является третьим входом блока анализа фазы.
5. 5. Устройство по π. 1, отличающееся тем, что блок анализа времени прихода содержит коммутирующее устройство, три схемы совпадения, схему ИЛИ и два триггера', при этом выходы триггеров являются первым и вторым выходами блока анализа времени прихода, Сточка соединения S-входа первого триггера, А’-входа второго триггера и входа коммутирующего устройства соединена с третьим входом блока анализа времени прихода, у коммутирующего устройства первый, второй и третий выход соединены соответственно с одним из входов первой, второй и третьей схем совпадения, вторые выходы которых у первой схемы совпадения являются вторым входом блока анализа прихода, у второй соединен с выходом схемы ИЛИ, а у третьей соединен с первым входом блока в целом и вторым входом схемы ИЛИ, при этом выходы у первой схемы совпадения соединены с вторым входом схемы ИЛИ, у второй — с /?-входом первого, а у третьей — с SrBxojo.M второго триггера.

   Фиг.¹!

   фиг. 2

   Фиг. 4 фиг. 5