SU1726740A2

SU1726740A2 - Эхолокационный скважинный глубиномер

Info

Publication number: SU1726740A2
Application number: SU904790566A
Authority: SU
Inventors: Александр Захарович Данилевский; Владимир Федорович Жестков; Андрей Александрович Канцуров; Виктор Иванович Мовчан; Владимир Александрович Назаренко; Анатолий Максимович Никаноров; Ян Владимирович Пантюхин; Елена Амбросиевна Шрамкова
Original assignee: Гидрохимический Институт Госкомгидромета Ссср
Priority date: 1990-02-09
Filing date: 1990-02-09
Publication date: 1992-04-15

Abstract

Использование: горнодобывающа промышленность . Сущность изобретени : устр- во содержит генератор 1 тактовых импульсов, счетчики 2 и 3, дешифраторы 4 и 5 столбцов и строк, матрицу 6 светодиодов, элемент 7 совпадени , генератор 8 зондирующих импульсов, приемоизлучатель 9, усилитель 10, каскад 11 временной автоматической регулировки усилени , датчики 12 температуры и давлени . Зондирующий импульс генератора 8 возбуждает приемоизлучатель 9. Каскад 11 уменьшает коэффициент усилени усилител 10 на врем посылки зондирующего импульса. Счетчики 2 и 3 через дешифраторы 4 и 5 готов т к работе светодиоды матрицы 6. Соответствующий светодиод загораетс в момент прихода эхосигнала. В зависимости от реальных значений температуры и давлени на выходе блока 13 формируетс управл ющее напр жение дл генератора 1. На выходе последнего измен етс частота тактовых импульсов, что обеспечивает посто нство цены единичного отсчёта глубиномера при изменении температуры и давлени . 1 ил. сл С

Description

ю о J о

iK

Изобретение относитс к звуколокаци- онной технике и может быть использовано дл получени информации с гидрогеолого- мелиоративной сети наблюдени и контро- л грунтовых вод. маркшейдерского контрол глубины и состо ни скважин на горнодобывающих предпри ти х и др.

По основному авт, св. № 1059160 извег стен эхолокационный скважинный глубиномер , содержащий генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к счетчику и через него к другому счетчику, дешифраторы столбцов и строк, выходы которых подключены соответственно к столбцам и строкам матрицы светодиодов, а входы - к счетчикам и, схему совпадени , соединенную с обоими счетчиками и с генератором зондирующих импульсов, приемо- излучатель, подключенный к генератору и линейному усилителю, выход которого соединен с дешифратором, каскад временной автоматической регулировки усилени ВАРУ , вход которого подключен к генератору, а выход к линейному усилителю.

Известный глубиномер с матричным проблесковым индикатором прост по конструкции , обладает повышенной помехозащищенностью за счет временной селекции случайных помех, а также наличи дополнительной информации о преп тствии в скважине в виде ркости свечени индикатора. Однако указанный глубиномер не свободен от существенного недостатка - наличи погрешности измерений при изменении параметров среды в скважине.

При измерени х рассматриваемым глубиномером предполагаетс , скорость звука Узвв среде скважины всегда посто нна . При этом цена единичных интервалов измерени I, отсчитываемых по столбцам матрицы, определ етс периодом Т тактовых импульсов, поступающих с генератора; KPV3B/2.(1)

Число дес тков этих интервалов отсчитываетс по строкам матрицы. Таким образом, общий результат измерени глубиномером можно представить в виде

L(rv10+k)I(n-10 + k)Jv3e, (2)

где п и k - соответствующие отсчеты по строкам и столбцам матрицы 6.

Выбором периодаТ генератора устройства-прототипа при V3B const можно, следовательно , заранее установить цену единичного интервала измерени I (например , 1 см, 1 дм или другое удобное дл отсчета значение), и в последующем при всех измерени х цена этого интервала считаетс посто нной.

Скорость звука в среде скважины в реальных услови х не посто нна и зависит от целого р да параметров среды. Наиболее существенными из этих параметров вл етс температура t° и давление Р. Так, если среда в скважине - воздух, то

V3B V3Bo+A V3B(t°)331,46+0,6-1° (м/с), где ,46 м/с - скорость звука при .

Таким образом, скорость звука измен етс примерно на 0,2 % при изменении температуры на 1°. При изменении температуры на 40°, что возможно в реальных услови х, изменение скорости звука достигает 8 % и это

выльетс в соответствующую погрешность измерени глубины скважины, так как в соответствии с (1) и (2)

AL Г Т V3B

в результате, например, если глубиномер откалиброван (регулировкой периодаТ) при te 20°С в контрольной скважине с глубиной м так, что и ( см), то при реальных измерени х при t.-20°C и тех

же показани х глубиномера ошибка измерени в реальной скважине составит 40 см. Аналогично обстоит дело и с вли нием изменени давлени . Это свидетельствует о существенной зависимости точности проводимых измерений от условий эксплуатации глубиномера вследствие изменени цены его единичного интервала измерени при изменении температуры и давлени в скважине.

Таким образом, техническа сущность изобретени заключаетс в отыскании возможности автоматической корректировки цены единичного интервала измерени глубиномера при изменении параметров среды в скважине (температуры, давлени ). Этого можно достичь путем соответствующего изменени частоты F (периода Т) генератора тактовых импульсов. При этом, поскольку скорость звука с ростом температуры и давлени возрастает, то и частота F генератора тактовых импульсов должна пропорционально возрастать (период Т в соответствии с выражением (1) должен убывать ).

Цель изобретени - повышение точности устройства в реальных услови х эксплуатации , обеспечивающее уменьшение ошибки измерени при изменении температуры и давлени в скважине,

Эта цель достигаетс тем, что в предлагаемое устройство дополнительно введены датчик давлени и датчик температуры, формирующие на своих выходах напр жени , пропорциональные соответствующим параметрам , и масштабно-суммирующий блок (например, операционный усилитель), первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами датчиков, а генератор тактовых импульсов выполнен управл емым, и его управл ющий вход сое динен с выходом введенного масштабно- суммирующего блока.

На чертеже показана функциональна схема предлагаемого устройства.

Устройство включает: генератор 1 тактовых импульсов; счетчики 2 и 3 дес тичные; дешифратор 4 столбцов; дешифратор 5 строк; матрица б светодиодов; схема 7 совпадени ; генератор 8 зондирующих импульсов; приемоизлучатель 9; линейный усилитель 10; каскад 11 временной автоматической регулировки усилени (ВАРУ); датчики 12| и 12 i температуры и давлени соответственно; масштабно-суммирующий блок 13.

В предлагаемом устройстве выход генератора 1 тактовых импульсов подключен к входу счетчика 2. выход которого соединен с входом счетчика 3, входы дешифраторов 4 и 5 соединены соответственно с выходами счетчиков 2 и 3, а выходы дешифраторов 4 и 5 подключены соответственно к столбцам и строкам матрицы 6 светодиодов, входы схемы 7 совпадений соединены с выходами счетчиков 2 и 3, а выход ее подключен к входу генератора 8 зондирующих импульсов , выход которого соединен с входом при- емоизлучател 9, выход последнего соединен с входом усилител 10, выход которого соединен с входом дешифратора 4, вход каскада 11 ВАРУ соединен с выходом генератора 8, а выход - с управл ющим входом усилител 10, выходы датчиков 12 соединены соотЁетственно с первым и вторым входами блока 13, а его выход - с управл ющим входом генератора 1 тактовых импульсов .

Устройство работает следующим образом .

При включении устройства генератор 1 начинает генерировать тактовые импульсы, которые поступают на вход последовательно включенных дес тичных счетчиков 2 и 3. При переходе счетчиков через нулевое состо ние , которое фиксируетс схемой 7 совпадени , в последней формируетс сигнал запуска генератора 8 зондирующих импульсов . Поступающий с выхода генератора 8 зондирующий импульс возбуждает приемоизлучатель 9, который посылает в скважину короткий ультразвуковой сигнал. Распростран сь по скважине, этот сигнал отражаетс от преп тстви и поступает на приемоизлучатель 9, где преобразуетс в

электрический сигнал, который усиливаетс линейным усилителем 10 и подаетс через дешифратор 4 на матрицу 6.

Каскад ВАРУ 11, запускаемый генератором 8 зондирующих импульсов, обеспечивает возрастание коэффициента передачи линейного усилител 10 от минимального - в момент посылки зондирующего импульса, до максимального - в момент приема эхо0 сигнала с наибольшего измер емого рассто ни . Это компенсирует ослабление эхосигналов от дальних преп тствий, вызванное затуханием звука в среде скважины .

5 Подсчитыва число поступивших тактовых импульсов, счетчики 2 и 3 через дешифраторы 4 и 5 готов т на каждом такте к зажиганию поочередно светодиоды матрицы 6, которые установлены на пересечении

0 столбца и строки матрицы. Однако напр - жение питани на матрицу 6, как было отмечено , подаетс через дешифратор 4 лишь в момент прихода эхосигнала с выхода линейного усилител 10. Поэтому зажигаетс тот

5 светодиод, расположение которого на матрице соответствует рассто нию до преп тстви .

Отсчет единичных интервалов измерени производитс по столбцам матрицы, а

0 отсчет дес тков - по строкам. Цена единичного интервала определ етс частотой (периодом ) тактовых импульсов, поступающих на счетчики 2 и 3 с генератора 1. и она устанавливаетс соответствующей в про5 цессе начальной регулировки устройства при номинальных услови х эксплуатации.

На выходе датчиков 12 и 12, которые, как и приемоизлучатель 9, устанавливаютс в устье скважины, формируютс напр же0 ни , соответствующие реальным значени м температуры и давлени , которые могут отличатьс от номинальных. Эти напр жени поступают на входы масштабно-суммирующего блока 13, где производитс их взве5 шенное суммирование. В результате на выходе блока 13 формируетс управл ющее напр жение Uynp, подаваемое на управл ющий вход генератора 1 тактовых импульсов . При номинальных значени х

0 температуры и давлени величина этого напр жени задает номинальное значение частоты (периода Т) генератора 1 тактовых импульсов, которое и определ ет цену единичного отсчета глубиномера, устанавлива5 емую при начальной его регулировке. При отличии условий эксплуатации от номинальных величина управл ющего напр жени принимает новое значение, что приводит к соответствующей перестройке генератора 1. В результате устанавливаетс новое значение частоты (периода) тактовых импульсов , причем так, что с увеличением температуры (давлени ) частота генератора 1 тактовых импульсов соответственно увеличиваетс , а с уменьшением - уменьшаетс . Таким образом, в предлагаемом устройстве частота генератора 1 тактовых импульсов автоматически перестраиваетс так, чтобы обеспечить посто нство цены единичного отсчета глубиномера при изменении температуры и давлени в скважине. За счет этого повышаетс точность устройства в реальных услови х эксплуатации. Уменьшение относительной погрешности измерени может составить величину, исчисл емую единицами и дес тками про0

5

центов, так как скорость звука в реальных услови х, как было указано, может мен тьс в этих пределах.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и Эхолокационный скважинный глубиномер по авт. св. № 1059160, отличающийс тем, что, с целью повышени точности измерени , он снабжен датчиками температуры и давлени и масштабно-суммирующим блоком, генератор тактовых импульсов выполнен управл емым, причем выходы датчиков температуры и давлени соединены соответственно с первым и вторым входами масштабно-суммирующего блока, выход которого подключен к управл ющему входу генератора тактовых импульсов.

Claims

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Эхолокационный скважинный глубиномер по авт. св. № 1059160, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, он снабжен датчиками температуры и давления и масштабно-суммирующим блоком, генератор тактовых импульсов выполнен управляемым, причем выходы датчиков температуры и давления соединены соответственно с первым и вторым входами масштабно-суммирующего блока, выход которого подключен к управляющему входу генератора тактовых импульсов.