SU911413A1 - Device for registering elastic oscillations at acoustic probing of rocks - Google Patents

Device for registering elastic oscillations at acoustic probing of rocks Download PDF

Info

Publication number
SU911413A1
SU911413A1 SU802939604A SU2939604A SU911413A1 SU 911413 A1 SU911413 A1 SU 911413A1 SU 802939604 A SU802939604 A SU 802939604A SU 2939604 A SU2939604 A SU 2939604A SU 911413 A1 SU911413 A1 SU 911413A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
threshold
signal
coarse
rocks
threshold device
Prior art date
Application number
SU802939604A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дмитрий Васильевич Белоконь
Анатолий Филиппович Девятов
Валерий Федорович Козяр
Александр Карлович Мельцер
Петр Давыдович Резник
Original Assignee
Калининское отделение Всесоюзного научно-исследовательского и проектно-конструкторского института геофизических исследований геологоразведочных скважин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Калининское отделение Всесоюзного научно-исследовательского и проектно-конструкторского института геофизических исследований геологоразведочных скважин filed Critical Калининское отделение Всесоюзного научно-исследовательского и проектно-конструкторского института геофизических исследований геологоразведочных скважин
Priority to SU802939604A priority Critical patent/SU911413A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU911413A1 publication Critical patent/SU911413A1/en

Links

Landscapes

  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФИКСАЦИИ УПРУГИХ КОЛЕБАНИЙ ПРИ АКУСТИЧЕСКОМ ЗОНДИРОВАНИИ ГОРНЫХ ПОРОД(54) DEVICE FOR FIXING ELASTIC VIBRATIONS WITH ACOUSTIC SENSING OF MOUNTAIN BREEDS

1one

Изобретение относитс  к области исследовани  кинематических и динамических характеристик упругих волн в пересекающих скважину горных породах .The invention relates to the field of investigation of the kinematic and dynamic characteristics of elastic waves in rocks intersecting a well.

Известно устройство, работа которого основана на фиксации преобразованных в электрический сигнал упругих колебаний с помощью порогового устройства, срабатывающего на первом положительном полупериоде сигнала при достижении последним порога срабатывани . Дл  предотвращени  срабатывани  порогового устройства от помех акустического и электрического характера, возникающих при движении скважинного прибора, порог срабатывани  устанавливаетс  выше уровн  помех. В этом случае фиксаци  сигнала осуществл етс  на пологом фронте фиксируемого полупериода и запаздшвает относительно момента прихода сигнала, отсчитываемого по началу полупериода. Врем  от началаA device is known whose operation is based on fixing elastic oscillations converted into an electrical signal by means of a threshold device which is triggered at the first positive half-period of the signal when the latter reaches the threshold. To prevent the threshold device from being triggered from acoustic and electrical interference arising from the downhole tool movement, the threshold is set above the noise level. In this case, the signal is locked at the gentle front of the fixed half-period and is delayed relative to the moment of arrival of the signal, measured at the beginning of the half-period. Time from start

фиксируемого полупериода сигнала и до моментафиксации определ ет временную ошибку при фиксации сигнала 11of the fixed half-period of the signal and, prior to the moment of fixation, determines a temporary error when fixing the signal 11

Недостатком известного устройства  вл етс  то,- что эта ошибка при высоком пороге довольно значительна и зависит от амплитуды сигнала. Амплитуда сигнала в свою очередь зави- , сит от динамических характеристик породы, качества, центрировани  и р да A disadvantage of the known device is that this error at a high threshold is quite significant and depends on the amplitude of the signal. The signal amplitude, in turn, depends on the dynamic characteristics of the rock, quality, centering and p

10 других трудноучитываемых факторов, т.е. может считатьс  случайной величиной . Поэтому ошибка фиксации  вл етс  случайной величиной и не может быть учтена.10 other hard-to-consider factors, i.e. can be considered a random variable. Therefore, a commit error is a random variable and cannot be taken into account.

1515

Таким образом, момент прихода сиг нала фиксируетс  с погрешностью, что искажает достоверность оценки кинематических и динамических характеристик упругих волн в исследуемых поро20 дах.Thus, the moment of arrival of the signal is fixed with an error, which distorts the reliability of the estimate of the kinematic and dynamic characteristics of elastic waves in the investigated rocks.

Известно также устройство, в котором дл  фиксации момента прихода yn-i ругих колебаний используютс  два потIt is also known a device in which two sweats are used to record the moment of arrival of the yn-i oscillations.

3939

роговых устройства: грубое с порогом срабатывани  выше уровн  помех и точное с порогом срабатывани  на уровне помех. Поступивший с приемника и усиленный информационный сигнал поступает одновременно на грубое пороговое устройство и на линию задержки, задерживающую информационный сигнал на врем , равное половине периода колебаний информационного сигнала. Выход линии задержки подключен к вы полненнрму на операционном усилителе чувствительному пороговому устройству , которое в исходном состо нии заперто с помощью опорного напр жени , поданного на его неинвертиру ющий вход. При достижении первым положительным полупериодом информационного сигнала порога срабатывани  грубого пороговогй устройства последнее выдает командный импульс, который через ключ воздействует на неинвертирующий вход и снижает опорное напр жение до 10 мВ. Таким образом, в каждом .цикле после срабатывани  грубого порогового устройстэа порог срабатывани  точного порогового устройства снижаетс  до низкого уровн  - 10 мВ. Срабатывание его от поступающего на инвертирующий вход задержанного информационного сигнала осуществл етс  в самом начале вступлени  на его наиболее крутой части, где момент фиксации практически не зависит от амплитуды информационного сигнала , т.е. вместо трудноучит-ываемой случайной погрешности, св занной с амплитудой сигнала и высотой порога, введена систематическа  и заранее обусловленна  погрешность, равна  задержке в линии задержки. Эта погрешность  вл етс  систематической и легко компенсируетс  при обработке полученной информации. Вли ние помех на устройство не существенно, так как временный интервал между пр мым и задержанньм информационным сигналом составл ет незначительную часть в интервале О71сидани  сигнала и веро тность попадани  помех в этот интервал невелика ,21.Horn devices: coarse with a trigger threshold above the noise level and accurate with a trigger threshold at the noise level. Received from the receiver and the amplified information signal simultaneously arrives at the coarse threshold device and at the delay line, which delays the information signal for a time equal to half the oscillation period of the information signal. The output of the delay line is connected to an operating amplifier on the operational amplifier to a sensitive threshold device, which in its initial state is locked with the help of a voltage supplied to its non-inverting input. When the first positive half-period of the information signal reaches the threshold of the coarse threshold device, the latter generates a command pulse that, through the key, acts on the non-inverting input and reduces the reference voltage to 10 mV. Thus, in each cycle, after the coarse threshold device is triggered, the trigger threshold of the exact threshold device is lowered to a low level of 10 mV. It is triggered by the delayed information signal arriving at the inverting input at the very beginning of its entry into its steepest part, where the moment of fixation is practically independent of the amplitude of the information signal, i.e. instead of the hardly recognizable random error associated with the amplitude of the signal and the height of the threshold, a systematic and predetermined error was introduced, equal to the delay in the delay line. This error is systematic and easily compensated by the processing of the information received. The effect of interference on the device is insignificant, since the time interval between the direct and delayed information signal is a small part in the O71 interval of the signal and the probability of interference in this interval is small, 21.

Недостатки этого устройства обусловлены относительно большой величиной задержки, котора  должна быть .обеспечена с помощью линии задержки , поскольку при акустическом зондировании горных пород зачастую используетс  информационный сигнал в широком спектре частот, начина  отThe drawbacks of this device are due to the relatively large amount of delay, which should be provided by a delay line, since acoustic sounding of rocks is often used in an information signal in a wide range of frequencies, starting from

3434

4-5 кГц. В этом случае дл  обеспечени  нормальной работы устройства необходима  задержка, осуществл ема  линией, должна быть не менее 50 МКС. Уctpoйcтвo, использующее линию с такой задержкой, громоздко, а сама лини  с большой задержкой при v широком спектре информационного сигнала вносит фазовые искажени , что приводит к деформации первых вступ0 лений информационного сигнала и, соотвественно , обуславливает дополнительную погрешность фиксации за счет фазовых искажений.4-5 kHz. In this case, to ensure the normal operation of the device, a delay by a line must be at least 50 ISS. A curve using a line with such a delay is cumbersome, and a line with a long delay at v wide spectrum of the information signal introduces phase distortions, which leads to deformation of the first inputs of the information signal and, accordingly, causes an additional error of fixation due to phase distortions.

Целью изобретени   вл етс  повыs шение точности устройства.The aim of the invention is to improve the accuracy of the device.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  фиксации упругих колебаний при акустическом зондировании горных пород, содержащее This goal is achieved by the fact that in a device for fixing elastic vibrations during acoustic sounding of rocks, containing

0 включенные параллельно чувствительные к полупернодам колебаний одной пол рности два пороговых устройства; грубое с порогом срабатывани  выше уровн  помех и точное с поро5 гом срабатывани  на уровне помех, дополнительно введены формирователь пр моугольных импульсов с длительностью не менее четверти периода фиксируемых колебаний и се/хектор, при0 чем вход формировател  пр моугольных импульсов подключен к выходу точного порогового устройства, входы селектора подключены соответственно к выходу формировател  пр моугольных им5 пульсов и выходу грубого порогового устройства.0 two threshold devices sensitively connected to semipernetisms of oscillations of one polarity; coarse with a trigger threshold above the noise level and accurate with a trigger threshold at the noise level, a square pulse shaper with a duration of not less than a quarter of the period of recorded oscillations and a sector were additionally introduced, with the square pulse pulse generator input connected to the output of the exact threshold device, the selector inputs are connected respectively to the output of the shaper of rectangular impulses and the output of the coarse threshold device.

На фиг, 1 изображена схема устройства; на фиг. 2 - схема его работы.Fig, 1 shows a diagram of the device; in fig. 2 - the scheme of his work.

Устройство дл  фиксации упругих Device for fixing elastic

0 колебаний содержит грубое пороговое устройство I, точное пороговое устройство 2, формирователь пр моугольных импульсов 3 и селектор 4. Вход формировател , подключен к выходу точного порогового устройства, два входа селектора подключены один к выходу формировател  пр моугольных импульсов, а другой - к выходу грубого порогового устройства.Vibration 0 contains a coarse threshold device I, an exact threshold device 2, a square pulse former 3 and a selector 4. A driver input is connected to the output of a precise threshold device, two selector inputs are connected one to the output of the square pulse generator, and the other to the output of a rough threshold device.

Информационный сигнал 5 в виде пакета электрических колебаний ; полученных в результате преобразовани  поступивших на приемный датчик упругих колебаний, вместе с помехами пос5 тупает на входы выполненных на основе операхцюнных усилителей грубого с порогом 6 .и точного с порогом 7 пороговых устройств. Режим и схема включени  операционных усилителей обеспечивает фиксацию положительных полупериодов информационного сигнал причем грубый порог установлен гара тированно выше помех, а высота точн го порога установлена на пор док ни же грубого порога и соизмерима с уровнем наиболее интенсивных помех. Операционный усилитель грубого поро гового устройства поставлен в режим компаратора и при достижении по жительными полупериодами сигнала 8порога срабатывани  (соответствующе го опорному напр жению И.) формирует перепады напр жени  П. Помеха ж не достигает по амплитуде порога ср батывани  грубого порогового устрой ства и поэтому на пороговое устройство никакого воздействи  не ока зывает. Логическа  схема на выходе операционного усилител  в схеме гру бого порогового устройства формирует на выходе перепады напр жени  2, фронт 13 которых соответствует первому в интервале ожидани  сра батыванию грубого порогового устройства . Операционный усилитель точного п рогового устройства также поставлен в режим компаратора, но при более низком опорном напр жении, равном примерно 0,1 Идр. Поэтому он сраба тывает на более низком уровне, формиру  на выходе перепады напр жени  14 от положительных полупериодов сигнала, а также от помех при их по влении и достаточной амплитуде. Перепады напр жени  с выхода точ ного порогового устройства поступают на формирователь пр моугольных импульсов и запускают его фронтами перепадов, соответствующих моментам срабатывани  порогового устройства . В ответ на каждый запуск формирователь вырабатывает пр моугольные импульсы 15, имеющие каждый длительность, равную четверти периода колебаний сигнала (Т/4). Выходн напр жени  грубого порогового устройства и формировател  пр моугольных импульсов поступают на раздельные входы вьтолненного по схеме логического триггера селектора. При попадании фронта в интервал одного из импульсов на выходе селектора вьфабатываётс  пр моугольный импульс 16, передний фронт которого соответствует моменту срабатывани  грубого порогового устройства, а задний фронт соответствует моменту срабатывани  точного порогового устройства в начале первого положительного попупериода, сдвинутому на врем , равное посто нной длительности импульсов форнировател . С выхода устройства импульс 16 поступает в измерительные блоки аппаратуры , где задний фронт импульса 6 используетс  в схеме.измерени  интервального времени прохождени  упругих волн дл  оценки пористости и в схеме измерени  затухани  дл  оценки трещиноватости участков горных пород, т,е, дл  оценки их кинематических и динамических характеристик . Роль грубого порогового устройства сводитс  к обнаружению (опознаванию ) полупериода сигнала, нодлежащего фиксации, при полной безопасности (из-за высокого порога) в отношении помех. Роль точного порогового устройства сводитс  к фикса-, ции сигналов (в т.,ч. и помехи) с высокой точностью (за счет очень низкого порога). Совпадение двух событий - срабатьтани  грубого порогового устройства и попадани  его в ограниченнь1й интервал (длительностью пор дка четверти периода сигнала ), прив занный к моменту фиксации сигнала точным пороговым устройством , подтверждает, что зафиксирован рабочий полупериод сигнала, а не помеха. Имеюща  место погрешность, определ ема  длительностью импУльсов формировател  пр могоульных импульсов ,  вл етс  систематической и легко учитываетс  при обработке полученной информации или автоматически компенсируетс  (в двухканальной аппаратуре). Сбой на помехи за счет низкого порога срабатывани  точного порогового устройства маловеро тен, так как незащищенным от помехи оказываетс  очень незначительный интервал на фронте регистрируемого вступ-t лени  сигнала, который всегда меньше четверти периода сигнала. Сопоставительный анализ предложенного и известного устройства показал , что при идентичности остальных характеристик габариты предложенного устройства во много раз меньше , а погрешность измерени , св занна  с фазовыми искажени ми информационного сигнала, отсутствует и принципиально невозможна.Information signal 5 in the form of a package of electrical oscillations; received as a result of the conversion of the elastic oscillations received at the receiving sensor, together with the noise, arrives at the inputs of the coarse with the threshold 6 and exactly with the threshold of 7 threshold devices made on the basis of operational amplifiers. The mode and switching circuit of the operational amplifiers ensures the fixation of positive half-periods of the information signal, with the coarse threshold set higher than the interference and the height of the exact threshold set to the order of a coarse threshold and commensurate with the level of the most intense interference. The operational amplifier of the coarse threshold device is set to the comparator mode and when the positive signal reaches 8 signal, the response threshold (corresponding to the reference voltage I.) generates voltage drops P. Interference does not reach the amplitude of the coarse threshold device in amplitude and therefore the threshold device has no effect. The logic circuit at the output of the operational amplifier in the circuit of the coarse threshold device generates voltage drops 2 at the output, the front 13 of which corresponds to the first trigger of the coarse threshold device in the interval of waiting. The operational amplifier of the exact threshold device is also set to the comparator mode, but with a lower reference voltage of about 0.1 Id. Therefore, it is triggered at a lower level, forming voltage drops 14 at the output from positive half-periods of the signal, as well as from interference with their occurrence and sufficient amplitude. The voltage drops from the output of the exact threshold device arrive at the square pulse shaper and trigger it with the fronts of the differences corresponding to the trigger points of the threshold device. In response to each launch, the driver generates rectangular pulses 15, each having a duration equal to a quarter of the oscillation period of the signal (T / 4). The output voltage of the coarse threshold device and the square pulse shaper are fed to separate inputs of the selector, which is complete according to the logic trigger circuit. When the front hits the interval of one of the pulses at the output of the selector, a rectangular pulse 16 is outputted, the leading edge of which corresponds to the instant of operation of the coarse threshold device, and the rear edge corresponds to the instant of triggering of the exact threshold device at the beginning of the first positive period, shifted by a time equal to a constant duration puller forerunner. From the output of the device, pulse 16 enters the instrumentation measurement units, where the leading edge of pulse 6 is used in a circuit. Measuring the interval time for the passage of elastic waves to estimate porosity and in a damping circuit to estimate the fracture of the rock sections, t, e, to evaluate their kinematic and dynamic characteristics. The role of a coarse threshold device is reduced to detecting (recognizing) a half-period of a signal, but fixing it, with complete safety (due to a high threshold) in terms of interference. The role of the exact threshold device is reduced to the fixation of signals (in t., H and interference) with high accuracy (due to a very low threshold). The coincidence of two events - the coarse tangency of the threshold device and its falling into a limited interval (about a quarter of a signal's period), tied to the moment of signal fixation by the exact threshold device, confirms that the working half-period of the signal is fixed, not the disturbance. The existing error, determined by the duration of the impulses of the forward-impulse former, is systematic and easily taken into account when processing the received information or automatically compensated (in two-channel equipment). Failure of interference due to the low threshold of the exact threshold device is low, since a very small interval at the front of the recorded signal input, which is always less than a quarter of the signal period, is unprotected from interference. A comparative analysis of the proposed and known device showed that when the other characteristics are identical, the dimensions of the proposed device are many times smaller, and the measurement error associated with the phase distortions of the information signal is absent and fundamentally impossible.

7979

Claims (2)

1.Сборник Геофизическа  аппаратура .М. , Недра, 1972, К 43, с.62-65.1. Collector Geophysical equipment .M. , Nedra, 1972, K 43, pp.62-65. 2.Патент Великобритании2.Patent UK № 1444337, кл. Н 2 Н, 1976 15 (прототип).No. 1444337, cl. H 2 H, 1976 15 (prototype).
SU802939604A 1980-06-09 1980-06-09 Device for registering elastic oscillations at acoustic probing of rocks SU911413A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU802939604A SU911413A1 (en) 1980-06-09 1980-06-09 Device for registering elastic oscillations at acoustic probing of rocks

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU802939604A SU911413A1 (en) 1980-06-09 1980-06-09 Device for registering elastic oscillations at acoustic probing of rocks

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU911413A1 true SU911413A1 (en) 1982-03-07

Family

ID=20901674

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU802939604A SU911413A1 (en) 1980-06-09 1980-06-09 Device for registering elastic oscillations at acoustic probing of rocks

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU911413A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3437834A (en) Circuit for detecting time of occurrence of signals having an amplitude which exceeds a predetermined level
SU911413A1 (en) Device for registering elastic oscillations at acoustic probing of rocks
SU1018078A1 (en) Device for fixing elastic vibration s in mountain rock acoustic probing
US3019413A (en) Discriminating interval time computer for acoustic well logging systems
JPS59200957A (en) Looseness detector of bolt
SU909660A1 (en) Method of measuring time intervals in acoustic well-logging
SU1427318A1 (en) Device for monitoring elastic vibrations in acoustic probing in wells
SU960554A1 (en) Device for measuring pulse force amplitude
SU659441A1 (en) Rail track section monitoring arrangement
SU1223136A1 (en) Apparatus for determining instant of acoustic emission signal maximum
SU1583903A1 (en) Apparatus for recording and correlation processing of multicomponent records of microseisms
GB1109443A (en) Echo-sounding apparatus for examining strata below the sea-bed
SU705399A1 (en) Method of determining kinematic and dynamic characteristics of elastic waves in rocks
SU1481699A1 (en) Instrument for automatic seismic and acoustic logging of rock array state
SU1649482A1 (en) Device for remote measurement of elastic properties of bottom sediments
SU987393A1 (en) Ultrasonic flow speed meter
RU1796918C (en) Sound velocity meter
SU1350603A1 (en) Ultrasonic flaw detector
SU418792A1 (en)
SU868362A1 (en) Device for measuring wave propagation velocity
SU1744509A1 (en) Device for measurement of ultrasound velocity
SU1543075A1 (en) Instrument for determining caking threat of surfactants
SU1280334A1 (en) Device for measuring velocity of elastic vibration propagation
SU747288A2 (en) Ultrasonic flaw detector
SU1402992A1 (en) Device for registering excitation of acoustic probe radiators