Регистратор фазокорреляционных диаграмм
Патент 748317
Авторы
Классы МПК
Регистратор фазокорреляционных диаграмм
Иллюстрации
Реферат
* *
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советских 1
Социалистических
Республик
< о 748317
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (5 f ) M. Кл. (22) 3ass ®HQ 2 0378 (2f) 2593075/18-25 с присоединением заявки М (23) Приоритет
G 01 V 1/40
Государственный комитет
СССР по делам изобретений и открытий
Опубликовано 1507.80Бюллетеиь 4о 26
Дата опубликования описания 15.07.80 (53) УДК 550. 83 (088. 8) (72) Авторы изобретения
A Б. НемиРовский и Ф. М. Суэдальницкнй (71) Заявитель
Сибирская геофизическая экспетрщия (54 ) РЕГИСТРАТОР ФАЗОКОРРЕЛЯЦИОННЫХ
ДИАГРАММ
Изобретение относится к устройствам для регистрации информации акустического каротажа (AK) в форме непрерывных фазокорреляционных диаграмм и может быть использовано при скважичных сейсмоакустических исследованиях.
Известно устройство для записи информации AK на фотоносителе в форме непрерывной фазокорреляционной диаграммы (ФКД) методом переменной плотности fl). Регистратор включает в себя модулируемый по яркости электроннолучевой индикатор (ЭЛИ), оптическую систему для проецирования (ОСП) яркостных меток на фотоноситель, механизм протяжки фотоносителя синхронно с движением скважинного снаряда в масштабе записи диаграммы, датчик ск >рости каротажа, диафрагму оптической системы, регулируемую выходными сигналами датчика скорости ° При записи ФКД происходит накопление нескольких принимаемых пос- ледовательно сигналов вследствие суперпозиции на фотоносителе накладывающихся друг на друга изображений я1,костных меток, спроецированных с экрана ЭЛИ. Для чмеиыаения влияния изменения кратности накопления на оптическую плотность почернения фотоносителя, что приводит к снижению четкости и разрешенности записи и как следствие - точности. измерения, выходной сигнал датчика скорости движения лентопротяжного механизма управляет диафрагмой объектива оптической системы (21.
Недостатком устройства является трудность обеспечения высокой точности управления механизмом диафрагмирования при широком диапазоне изменения кратности накопления, что приводит к появлению ошибок измерения кинематических параметров упругих волн ° устройство требует применения специальных регулируемых диаф » рагм, что усложняет оптическую систему проецирования изображения. Кроме того, наличие подвижных механических элементов передачи движения к диафрагме, а также многократных перестроек механизма диафрагмирования в аппаратуре, предназначенной для эксплуатации в полевых условиях, приводит дополнительно к снижению точности измерения и .надежностй работы, 7483) 7 ь,: .А. -.
Наибол .; близким к предлагаемому техническому решению являет я устройство регистрации ФКД, которбе содержит модулируемый по яркости
ЭЛИ, ОСП яркостных ме". ок, механизм протяжки фотоносителя синх- 5 ронно с движением скважинного снаряда в масштабе записи диаграммы, формирователь сигналов записи ФКД стандартной длительности и амплитуды, ,датчик скорости каротажа, сумматор сигналов записи ФКД и регулировки амплитуды подсве-та (3) . Подобными регистраторами снабжены для записи ФКД отечественные станции типа JIAK, Звук-2, AKH. В этих устройствах для получения качественных диаграмм при изменении кратности накопления в зависимости от скорости протяжки фотоносителя регули руйт амплитуду подсвета и ток луча электроннолучевой трубки (ЭЛТ), соответствующим образом калибруя шка- 20 лы регулировок. При К-кратной суперпозиции экспозиций Э, сообщаемых фотоносителю при каждбм засвете, суммарная экспозиция Э равна к
Э= Э
ы1 1
Выбором соответствующего положения регулировок подсвета и яркости луча стремятся реализовать зависимость
Э- = У(к) =э ЗО
При этом оказывается что Э =Э, т.е. экспозиция становится независимой от кратности накопления, Здесь
Эо — значение экспозиции, обеспечива- 35 ющей получение необходимой для качественной интерпретации ФКД оптической плотности записи на фотоносителе. Калибровка шкал регуляторов яркости
ЭЛТ определяется модуляционной характеристикой трубки т,е. зависимостью яркости свечения экрана Я от задающего ток катода напряжения, =КО где " " 7 ) — коэффициент, характериэу- 45 ющий нелинейность модуляционной характеристики . В больши нс тве случаев f=2,5.
Недостатком устройства является снижение точности измерения при боль- 50 ших вариациях кратности накопления, связанное с видом модуляционной характеристики, ЭЛТ от экземпляра к экземпляру имеют большой разброс модуляционных 55 характеристик и меняются со временем.
К тому же ЭЛТ по виду зависимости
Я = f (U) не аттестуются, Это делает производимую калибровку шкал регуляторов весьма неточной. d0
Нелинейность модуляционной характеристики ЭЛТ приводит к увеличению в 1- раэ ошибки установки требуемой яркости трубки, вызываемой погрешнос\ т ью подав ае мого н а модулятор н апр яжения: Яэ г Я. 0 где ь U/U — относительная ошибка, вызванн ая неточностьк калибровки шкалы, погрешностью работы датчика скорости и и т.д.
Целью изобретения является повышение точности измерения кинематических параметров акустических импульсов и надежности работы регистратора.
Цель достигается тем, что выход датчика скорости каротажа подключен к преобразователю скорости в кратность, выход преобразователя через блок имитации яркости однократного засвета экрана индикатора соединен с одним из входов схемы сравнения, перед экраном индикатора установлен .фотоприемник считывания яркости эталонного пятна, выход которого соединен с другим входом схе)м сравнения, а ее выход через блок формирования эталонного пятна переменной яркости соединен со входом сумматора.
На фиг. 1 представлена блок-схема регистратора фазо-корреляционных диаграмм; на фиг. 2 — модуляционная характеристика ЭЛТ и форма подаваемого модулирующего н апр яжения; н а фиг. 3 — пример реализации блока формирования эталонного пятна переменной яркости; на фиг. 4 — графики, поясняющие работу блока формирования эталонного пятна переменной яркости, ))на фиг. 5 — графики, поясняющие работу регистратора ФКД.
Регистратор ФКД содержит модулируеьый по яркости электроннолучевой ин- . дикатор 1, преобразователь 2 скорости каротажа в кратность накопления, блок 3 формирования эталонного пятна переменной яркости, фотоприемник 4, блок 5 имитации однократного засвета
ЭЛТ, схему сравнения 6, сумматор 7, датчик 8 .скорости каротажа, Электроннолучевой индикатор 1 предназначен для отображения поступающей информации в виде модулированных по яркости меток. Модулятор индикатора соединен с выходом сумматора
7. Информация с экрана ЭЛИ проецируется с помощью оптической системы на фотоноситель и записывается в виде непрерывных линий фазовой корреляции.
ПреобразОватель 2, соединенный с выходом датчика скорости каротажа, выполнен в виде датчика кратности накопления (ДКН) и выдает rк гнал пропорциональный кратности накопления сигналов на фотоносителе. Датчик реализован в виде фотоэлектрического преобразователя (ФЭП), установленного на валу лентопротяжно) о механизма. ра импульсов, Сформированные импульсы суммируются затем в сумматоре 12 с сигналом ГСН и поступают на вход сумматора 7, (фиг. 1) . Для прекращения нарастания напряжения ГСН служат
1 I ° управляющие команды Конец счета и Сброс .
На фиг. 4 приведены графики, поясняющие перечисленную последовательнс ть преобразований: а - сигналы ко60 я1ирин а вырезов н а кодирунще M ди ске
ДКН выходной сигн ал преобраз ователя
2 представляет последовательность импульсов, количество которых равно измеряемой кратности.
Блок 3 (БФ) предн азн ачен для формирования на экране ЭЛТ засвета в 20 форме пятна эталонной переменной яркости. Пятно формируется в интервале времени, априорно свободном от появления полезного сигнала, Блок реализован в виде генератора ступенчатого 25 напряжения (ГСН) смещения модуляционной характеристики ЭЛТ с наложением на каждую ступень импульса подсвета с т анд арти з ов ан н ой длительности и амплитуды, Ампли.туда сигнала подсвета 30 выбирается равной амплитуде импульсов, подаваеьых на вход регистратора для записи ФКД (фиг. 1) .
На фиг. 2 показана форма сигналов . на выходе блока БФ и соответствУющее 35 ей изменение во времени яркости эта-, лонного пятна, ГСН может ыбть выполнен, например, н а основе известной схемы, построенной по принципу преобразования результата последовательно- 40 го счета импульсов в напряжение с помощью цифроаналогового преобразователя.
Пример реализации формирователя сигналов переменной яркости показан на фиг. 3, где 9 — генератор ступенчатого напряжения, 10 — дифференцирующая цепь (ДЦ), 11 - стандартизатор импульсов по длительности и амплиту де (С И ), 12 — сумматор, по команде начало счета ГСн 50 начинает формирование ступенчатого напряжения. Перепады напряжений каждой ступеньки дифференцируются цепочкой ДЦ и запускают стандартизатор ll, реализуеьый в виде ждущего генерато- 55 манды Начало с ета, б — формируем»1е в ГСН импуль > 1 прообразу емче В ступенчатое напряжение, в — напряжение на выходе ГСН, г — сигнал команды Конец счета, д — сигнал коп анды Сброс, е — импульсы на выходе
ДЦ, ж — импульсы на выходе СИ; з — импульсы н а выходе сумматора 12 °
Фотопри емник 4 у стан авли ваетс я перед экраном ЭЛТ,в зоне изображения эталонной отметки переменной яркости и преобразует яркость в пропорциональное ей напряжение. В качестве фотоприемника может быть использован полупроводниковый фотоэлемент, например, фотодиод. Известно, что световая характеристика такого фотоприемника линейна с высокой точностью в широком диапазоне входных воздействий, Поэтому связь между выходным напряжением фотоприемника Уфп и переменной яркостью эталонного пятна на экране электроннолучевой. трубки Я „выражается зависимостью:
Фп Ф и TI3T где К Фп — коэффициент пропорциональности. Выход фотоприемника соединен с одним из входов схемы сравнения 6 (фиг. 1) .
Блок 5 имит ации (БИ) яркости однократного засвета ЭЛТ предназначен для формирования напряжения, имитирующего по амплитуде сигнал на выходе фотоприемника, идентичного фотоприемнику ФП 4, при яркости пятна, равной Яо /К, где Я вЂ” яркость пятна, которой соответствует экспозиция однократного засвета фотоносителя, равная Эр, Блок реализуется в виде делителя опорного напряжения, образованного цифровыми управляем ми сопротивлениями (ЦУС) и низкоомным- по срав" нению с ЦУС. сопротивлением нагрузки, Амплитуда источника опорного напряжения выбирается равной напряжению на выходе фотоприемника 4 при яркости эталонного пятн а, равной Я, т.е.
При К>1 напряжение на выходе блока имитации равно:
Выход блока имитации подключен ко второму входу схемы сравнения 6.
Схема 6 предназначена для сравнения выходных напряжений фотоприемника
4 и блока 5 и формирования сигнала команды Конец счета (фиг. 3) в момент их равенства. Это происходит, когда яркость Я „ т становится равнбй Яо/К. Параметры современных фотоприемников таковы, что определяемая ими амплитуда опорного напряжения (U „= КФя Я ) может оказаться недостаточной для ст абиль ной р а боты
748317 реализуемой практически схемы блока
5. Поэтому при увеличеиии, U â
М раз для неизменности условий срабатывания схеььа сравнения 6 в фотопре3 емник вводят масштабный усилитель с коэффициентом усиления М. 5
Сум матор 7 предназначен для сложения сигналов э аписи ФКД, стандартизованных по длительности и амплитуде и напряже. ия, вырабатываемого блоком, 5, Он может быть реализован в виде активной или пассивной схемы с общей нагрузкой, Выход сумматора подключен к модулятору яркости ЭЛТ.
Работа регистратора происходит следующим образом, В исходном состоя- 4» нии н а в ход реги стр атор а подаются сигналы записи ФКД, стандартизованные по длительности и амплитуде. Напряжение на выходе блока имитации однократного засвета равно (пропорционально) кратности накопления К „.
20 измеренйой в предыдущем i-цикле работы ДКН: ид-,, = ),„я /К„., Напряжение смещения, вырабатываембе блоком 3, сумьируется с сигналайи записи ФКД в сумматоре 7. На экра- 25 не ЭЛТ сформировано эталонное пятно яркости, при которой напряжение U4,„. фри оказывается равным Ug Поэтому
Ч1
Я пэт„= Я о/К, . Т акую же яркость н а экране ЭЛТ создают сигналы записи 30
ФКД: Я с „. =Я„, . Суммарная экспозиция, сообщаемая фотон осителю яркостной отметкой при K- — кратном накоп ". 1 лейии на фотослое, равна к °
Э= 7. Э„. =К вЂ” =Э, 1 1К„ и не з ависит от кратности.
После декодирования следующего показания ДКН на выходе блока 5 уста- 4О навливается напряжение Ug + = k „Я /К;+ о
По команде Сброс (фиг. 3), вырабатываемой, например, ДКН после декодирования измеренной кратности К„,„, происходит сброс прежнего значения напряжения смещения на модуляторе яркости ЭЛТ (на выходе блока3), Затем формируется команда Начало счета (фиг. 3), по которой н апряжение смещения на модуляторе яркости ЭЛТ и соответствующая ему яркость эталон— ного пятна начинают возрастать. Соответственно увеличивается напряжение на выходе фотоприемника 4. При равенстве напряжений V@II., — — U< „на выходе схем сравнения 6 формируется сигHQJI команды Конец счета (фиг. 3) для окончания дальнейшего увеличения ступенчатого напряжения смещения 3.
Так как амплитуда сигналов записи
ФКД выбирается равной импульсам под- 60 света ЭЛТ, формируемым в блоке 3, то создаваемае ими отметки на экране
ЭЛИ имеют такую же яркость: сэ = "опт. = с +
1+1 1+1
При этом суммарная экспозиция i+1
Э=L + о + о> т,е, остается постоянной при изменении кратности, Р
Работа регистратора ФКД поясняется графиками на фиг. 5: а и б — сигналы команд Сброс и Начало счета, в — напряжение на выходе блока 5 при i и i+1 — циклах работы ДКН, r сигналы записи ФКД, д — напряжение на выходе сумматора 7, е — изменение яркости эталонного пятна и сигналов записи ФКД, ж, — сигналы команды Конец счета, Дальнейшая работа регистратора циклически повторяется с каждым новым декодированием информации с выхода датчика 8 скорости каротажа (cM. фиг. 1), Формул а и з о брет ен и я
Регистратор фазокорреляционных диаграмм акустического каротажа,содержащий модулируемай по яркости электроннолучевой индикатор, соединенный с выходом сумматора, формирователь сигналов з аписи KBpoTBKHoA диаграммы стандартной длительности и амплитуды, механизм протяжки фотоносителя синхронно с движением скважинного снаряда в масштабе записи диаграмм, оптическую систему проецирования иэображения с экрана индикатора на фотоноситель и датчик скорости каротажа, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения кинематических параметров акустичес ки х импульсов и н адежности работы регистратора, в него введены преобра,зователь скорости в кратность накопления сигналов, блок имитации яркости однократного засвета экрана индикатора, схема сравнения, фотоприемник считывания яркости эталонного пятна и блок формирования эталонного пятна переменной яркости, при этом выход датчика скорости каротажа подключен к преобразователю скорости в кратность накопления сигналов, выход преобразователя через блок имитации яркости однократного засвета соединен с одним из входов схема сравнения, перед экра- ном индикатора установлен фотоприемник считывая яркости, выход которого соединен с другим входом схема сравнения, а ее выход через блок формирования эталонного пят .а переменной яркости соединен со входом сумматора.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1, Патент США Р 3093810, кл.340-18, 196 3.
2, Перельман А,А. и др. Некоторые требования, предъявляемые к аппара10
3. Методические указания по AK (для станции JIAK - 3) ВНИИГеофизика, М., 1974 (прототип) °
9 748317
Ф г туре АК типа JIAK .сб. Геофизическая аппаратура, Недра ™, Л., вып. 32, 196 7, с, 112.
748317
Редактор Н, Шубина
Составитель В . Зверев
ТехРед М.Келемеш
Корректор Г, Решетиик
Заказ 5248/2 Тираж 649
ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5
Подписное
Фйл»йал» ЙПЙ Патент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4
1 а
I
1!
1 I