SU890314A1 - Измеритель отношени энергий импульсных акустических сигналов - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к промыслово-геофизическим исследовани м скважин и может быть использовано в аппаратуре акустического каротажа скважин . Кроме того, оно может использоватьс  в дефекгометрии дл  определени  дефектов структуры объектов и новых материалов.

Известно устройство, содержащее зар дную цепь, разр дную цепь и запоминающий конденсатор. Зар дна  цепь содержит дифференцирующий конденсатор , токовый повторитель, формирующий конденсатор, электронный ключ с двум  управл ющими входами, преобразователь напр жение-ток, катушку индуктивности и диод. Разр дна  цепь содержит дифференцирующий конденсатор, нормально разомкнутый электронный ключ, преобразователь напр жение-ток, катушку индуктивности , транзистор и источник напр жени  смещени  flj.

Недостатком данного устройства  вл етс  наличие пульсаций выходного напр жени , вызванных неодновременным действием зар дной и разр дной цепей, что в значительной степени снижает точность из-мерений.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому  вл етс  устройство, содержащее два дифференцирующих конденсатора, два токовых

10 повторител , два формирующих конденсатора , два управл емых электронных ключа с двум  управл ющими входами, одновибратор, два квадратора, два интегрирующих конденсатора, два нор15 мально разомкнутых управл емых кпюча повторитель напр жени , управл емый усилитель напр жени , зар дный дозирующий конденсатор, четьфе ключевых диода, запоминающий конденсатор,

20 усилитель посто нного тока и регистратор . Через дифференцирующие конденсаторы токовые повторители подсоедин ютс  к выходу акустического 3 зонда. Незаземленные полюсы формирую щих конденсаторов соединены с выходами токовых повторителей, незаземленными контактами ключей и вход ми квадраторов. Первые управл ющие входы ключей соединены с выходом дискриминатора аппаратуры АК, а два других управл ющих входа ключей сое динены с выходом коммутирующего триггера и входом одновибратора, Выходы квадраторов соответственно соединены с незаземленными.полюсами интегрирующих конденсаторов, незаземленными контактами нормально разомкнутых ключей, входами повторигел  напр жени  и управл емого усилител , управл ющие входы нормал но разомкнутых управл емых ключей . подсоединены к выходу одновибратора Выход повторител  напр жени  через первый конденсатор соединен с катод первого диода и анодом второго диод Выход управл емого усилител  через второй конденсатор соединен с анодо третьего диода и катодом четвертого диода. Анод первого диода и катод третьего диода подсоединены к шине зеш1 . Катод второго диода, анод чет вертого диода соединены с одним из полюсов запоминающего конденсато ра и входом усилител  посто нного тока. Другой полюс.запоминающего конденсатора соединен с выходом уси лител  посто нного тока, входом регистратора и. управл ющим -входом управл емого усилител  2 J, Недостатком известного устройств  вл етс  наличие двух каналов преоб зовани , неидентичность козффициент преобразовани  которых снижает точность измерени ,.Это видно из выражени  дл  определени  масштабного коэффициента . о аК2ЦС4 где К. - коэффициент пропорциональности первого канала; коэффициент пропорциональности второго канала; величина емкости интегрирующего конденсатора первого канала; величина емкости интегрирующего конденсатора второ го канала; величина емкости дозирующе го конденсатора первого канала величина емкости дозирующего конденсатора второго канала: С1 - посто нный коэффициент. Известный измеритель имеет малый динамический диапазон измерений, так как дозирующие конденсаторы зар жаютс  и разр жаютс  через даюды, что вызывает необходимость при измерени х выполнени  услови , при котором напр жение на выходе повторител  напр жени  и на выходе управл емого усилител  намного больше чем 2 Од, где Одостаточное напр жение на диоде. Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени  отноше1ш  энергий импульсных акустических сигналов. Поставленна  цель Достигаетс  тем, что устройство, .содержащее дифференцирующий конденсатор, токовый повто- ритель, формирующий конденсатор, квадратор , интегрирующий конденсатор, че-Г тьфе нормально разомкнутые управл емые ключа, одновибратор, запоминающий конденсатор и инвертирующий усилитель посто нного тока, причем токовьй повторитель через дифференцирующий конденсатор соединен со входом устройства, незаземиенный полюс формирующего конденсатора соединен с выходом токового повторител , с первым контактом первого ключа и с входом квадратора, второй контакт первозаземлен управл ющий вход го ключа соединен с выходом дискриминатора аппаратуры АК, выход квадратора соединен с незаземленным полюсом интегрирующего конденсатора и с первыми контактами второго и третьего клю чей , второй контакт третьего ключа заземлен, а управл ющий вход его соединен с выходом одновибратора, перва  обкладка запоминающего конденсатора соединена со входом инвертирующего усилител  посто нного тока, а втора  обкладка соединена с выходом инвертирующего усилител  посто нного тока, который  вл етс  выходом устройства, дополнительно содержит схему ИЛИ, второй одновибратор, триггер, схему И, источник опорного напр жени , блок перемножени , переключающий ключ, преобразователь- напр жение-ток буферный конденсатор, причем второй контакт второго ключа соединен- с первым входом блока перемножени , второй вход блока перемножени  соединен со средним контактом переключающего ключа, нормально- замкнутый контакт 5 которого соединен с источником опорно го напр жени , а нормаль-но разомкну тьй - с-выходом устройства, выход блока перемножени  соединен со входо преобразовател  напр жение-ток, выхо которого соединен с незаземленной об кладкой буферного конденсатора и с первым контактом четвертого ключа, второй контакт которого соединен со входом инвертирующего усилител  посто нного тока, вход сигнала синхронизации канала ближнего приемника соединен с первым входом схемы ИЛИ и с первым установочным входом триггера , вход сигнала синхронизации канала дальнего приемника соединен со вторым входом схемы ИЛИ и со вторым установочным входом триггера выход схемы ИЛИ соединен со входом второго-одновибратора, выход которого соединен с входом-первого одновибратора и с управл ющим входом второго ключаi выход триггера соединен с управл ющим входом переключающего ключа и со вторым входом схемы И, выход которой соединен с управл ющим входом четвертого ключа выход первого одновибратора соединен с первым входом схемы И. На фиг.1 представлена функционапь на  схема измерител  отношени  энергий; на фиг,2 - временные диаграммы сигналов в соответствующих точках функциональной схемы. Измеритель состоит из дифференцирующего конденсатора 1, токового повторител  2, первого, второго, третьего и четвертого нормально разомкнутых управл емых ключей 3-6/ схемы ИЛИ 7, формирующего конденсатора 8, квадратора 9, одновибраторов 10 и П, интегрирующего конденсатора 12, триггера 13, источника опорного напр жени  14, схемы И 15, блока перемножени  16, переключающего ключа 17, преобразовател  напр жение ток 18, буферного конденсатора 19, запоминающего конденсатора 20, инвер тирующего усилител  21 посто нного т ка. На первый вход 22.устройства подаетс  сигнал с выхода акустического зонда (фиг.2ц), на второй вход 23 - импульсы (сЪиг.26) с выхода диск риминатора аппаратуры АК, на третий вход 24 - синхроимпульсы (фиг.2-в) . разделени  канала ближнего приемника аппаратуры АК, на четвертый вход 25 - синхроимпульсы (фиг. 2 О разделе ни  канала дальнего приемника аппа . ратуры АК. Выход устройства обозначен позицией 26. Через дифференцирующий конденсатор 1 токовый повторитель 2 подсоединен к выходу акустического зонда, Незаземпенный полюс форьдарующего конденсатора 8 соединен с выходом тб;кового повторител  2, незаземленным контактом ключа 3 и входом квадратора 9, управл нмций вход ключа 3 соединен с выходом.дискриминатора аппаратуры АК. Выход квадратора 9 соединен с незаземпенным полюсом интегрирующего конденсатора 12, с незаземленным контактом ключа 5 и с первым контактом ключа 4, второй контакт которого соединен с первым входом блока перемножени  16. Первый вход схемы ИЛИ 7 и первый вход триггера 13 соединены со входом 24 сигнала синхронизации канала ближнего приемника, второй вход схемы ИЛИ 7 и второй вход триггера 13 соединены со входом 25 сигнала синхронизации канала дальнего приемника . Выход схемы ИЛИ 7 соединен со входом второго одновибратора 11, выход которого соединен со входом одновибратора 10 и с управл ющим входом ключа 4, выход одновибратора 10 соединен с управл ющим входом ключа 5 и с первым входом схемы И 15, второй вход которого соединен с управл ющим входом переключающегос  ключа 17 и выходом триггера-13, второй вход блока перемножени  16 соединен со средним контактом переключающегос  ключа 17, нормально замк11утый контакт которого соединен с источником опорного напр жени  14, а нормально разомкнутый соединен с выходом инвертирующего усилител  21 посто нного тока, со второй обкладкой запоминающего конденсатора 20 и выходом 26 устройства, выход схемы И 15 соединен с управл ющим входом нормально разомкнутого ключа 6, выход блока перемножени  16 соединен со входом преобразовател  напр жение-ток 18, выход которого соединен с незаземленным полюсом буферного конденсатора 19 и с первым контактом ключа 6, второй контакт которого соединен со входом инвертирукицего усилител  21 посто нного тока и первой обкладкой конденсатора 20. При поступлении на вход 22 устройства измерител  импульсов напр жени  сигнала ближнего или дальнего прием7

НИКОВ акустического зонда, через дифференцирующий конденсатор 1, токовый повторитель 2 и формирующий конденсатор 8 протекают импульсы тока положительной пол рности. Каждый импульс тока зар жает формирующий конденсатор 8 до некоторого напр жени , Пропорционального амплитудному значению входного сигнала. После окочани  каждогоИмпульса тока производитс  сброс зар да с конденсатора 8 с помощью ключа 3. Последний управл етс  передними фронтами импульсов, указанных на фиг.2{5, поступающих на его управл ющий вход. Осциллограм ма напр жени  на конденсаторе 8 показана на фиг,261. Далее импульсы напр жени  с конденсатора 8 поступают на вход квадратора 9, на выходе которог образуютс  импульсы токов величиной, равной квадратам амплитуд входных импульсов напр жени . Каждый из импульсов тока, поступающий с выхода квадратора 9 на интегрирующий конденсатор 12, сообщает ему зар д, пропорциональный .квадрату значени  амплитуды .сигнала. Таким образом, к моменту прихода.очередного синхроимпульса по входу 24 или по входу 25 устройства на прот жении времени срабатывани  одновибратора 10 на вхо блока перемножени  подаетс  напр жение от сигнала ближнего приемника

и;-к;2:А.-.к,э,

и от сигнала дальнего приемника

U,.R,2A-..K,D,

где К. - коэффициентпропорциональ- -ности; А -- амплитудное значение 1-го

колебани  сигнала ближнего приемника;

An; - амплитудное значение 1-го колебани  сигнала дальнего npHeMHHKaj

IJ/f - величина, пропорциональна  энергии сигнала ближнего приемника; 2 величина, пропорциональна 

энергии сигнала дальнего приемника.

Одновибратор 10.срабатывает по заднему фронту импульса с одновибратора 11 и с помощью ключа 5 обнул ет конденсатор 12,. а также с помощью ключа 6 после приема сигнала от дальнего приемника разр жает конденсатор 19 на вход усилител  21 посто нного тока.

48

Переключающий ключ 17 при приеме сигнала от ближнего приемника подклчает на вход блока перемножени  источник опорного напр жени  14, а при приеме сигнала от дальнего при емника - выход инвертирун цего усилител  посто нного тока 21. Следовательно , зар д на запоминающем кондесаторе 20 измен етс  --на величину зар да конденсатора 19 за один цикл измерений, т.е. на

где К  козф4мциент преобразовани  преобразовател  напр жениеток ;

С - врем  срабатывани  одновибратора lOj

и - напр жение на выходе усилител  посто нного тока. Выходное напр жение и., измен етс  до тех пор, пока не закончитс  переходно11 процесс.

В установившемс , режиме зар д на конденсаторе 19 за полный цикл измерени  равен нулю, т.е. после окончани  переходного процесса

,Eo - 2U2UBt.

Тогда напр жение на выходе усилител  посто нного тока г, . K2U itrEoUi.-p

Ъ .UiC -ЕП . ..

Следовательно, напр жение на выходе усилител  посто нного тока линейно зависит от измер емого отношени  энергий сигналов ближнего и дальнего приемников, а нестабильнос масштабного коэффициента не зависит от элементов схемы по сравнению с известным устройством, а определ етс  стабильностью источника опорного напр жени .

Claims (2)

1. Формула изобретени  Измеритель отношени  энергий импульсных акустических-сигналов, содержащий дифференцирующий конденсат токовьй повторитель, формирующий конденсатор, квадратор, интегрирующий конденсатор, первьй второй, третий, четвертый -нормально разомкнутые управл емые ключи, одновибратор , запоминающий конденсатор и инвертирующий усилитель посто нного тока, причем дифференцирующий кондесатор соединен с токовым повторител а вход дифференцирунлцего конденсатора  вл етс  первым входом измерите9 , 89031410

   л , незаземленный полюс формирующего ком опорного напр жени , а нормальконденсатора соединен с выходом токо- но разомкнутый - с выходом измеривого повторител , с первым контактон тел , выход блока перемножени  соепервого ключа и с входом квадратора, динен со входом преобразовател  второй контакт первого ключа заземлен, s напр жение-ток, выход которого соеа управл ющий вход  вл етс  вторым входом измерител , выход квадратора соединен с незаземпенным полюсом интегрирующего конденсатора, который соединен с первыми контактами второго и третьего ключей, причем второй контакт третьего-ключа заземлен а управл ющий вход его соединен с выходом одновибратора, перва , обклад ка запоминакицего конденсатора соединена со входом инвертирующего усилител  посто нного.тока, а втора  обкладка соединена с выходом инверти р-ующего усилител  посто нного тока, которьй  вл .етс  выходом измерител  отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измер ений он дополнительно содержит схему ИЛИ,в рой одновибратор, триггер, схему И, источник опорного напр жени , блок перемножени , переключающий ключ, преобразователь напр жение-ток, буферный -конденсатор, причем второй контакт второго ключа . соединен с первым входом блока перемножени , второй вход блока перемножени  соеди нен со средним контактом переключающего ключа, нормально замкнутый контакт которого соединен с источниинен с незаземленной обкладкой буферного конденсатора и с первым контактом четвертого ключа, второй контакт которого соединен со входом инвертирующего усилител  посто нного тока, третий вход измерител  соединен с первым входом cxeNbi ИЛИ и с первым установочным входом триггера, четвертый вход измерител  соединен со вторым входом схемы ИЛИ, со вторым установочным входом триггера, выход схемы ШШ соединен со входом второго одновибратора, Ш)1ход которого соединен со входом первого одновибратора и с управл ющим.входом второго ключа, выход триггера соединен с управл ющим входом переключающего ключа и со вторым входом cxeffiji И, выход которой соединен с управл ющим входом четвертого ключа, выход первого одновибратора соединен с первым входом схемы И. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Р 652517, кл. GDI V 1/40, 1976.
2. 2. Авторское свидетельство СССР K 739344, кл. G01 Н 1/00, 1978 ( прототип ).

   e ;K

   и