Устройство для автоматической настройки корреляционного измерителя

 

Устройство относится к области геофи.зических исследований скважин. Целью изобретения является увеличение помехоустойчивости системы автоматического поиска первого вступления продольной волны. Это достигается тем, что выделение полезного сигнала на фоне шума производится 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 определяет наличие во входной информации участков, состоящих из заданного количества фаз с нарастаюпхей амплитудой. Блок анализа видимого периода и блок анализа фазы осуществляют соответственно контроль частоты и фазы колебаний на выделенных участках. В случае соответствия этих параметров характеристикам полезного сигна.та блок анализа времени прихода производит сопоставление времени прихода выделенных фаз с моментом срабатывания коррелятора. В случае их несовпадения вырабатываются команды на его перенастройку в соответствующую сторону. Для пог1ыщения надежности работы устройства в целом команды подаются на коррелятор через накопители. 4 з.п. ф-лы. 4 ил. с сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1420573 А 1 (50 4 G 01 V 1/40

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4136707/24-25 (22) 21.10.87 (46) 30.08.88. Бюл. № 32 (71) Волжское отделение Института геологии и разработки горючих ископаемых (72) А. Ф. Башкеев (53) 550.83(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1170396, кл. G 01 V 1/40, 1983.

Авторское свидетельство СССР № 1282031, кл. G 01 Ч 1/40, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ НАСТРОЙКИ КОРРЕЛЯЦИОННОГО

ИЗМЕРИТЕЛЯ (57) Устройство относится к области геофизических исследований скважин. Целью изобретения является увеличение помехоустойчивости системы автоматического поиска первого вступления продольной волны.

Это достигается тем, что выделение полезного сигнала на фоне шума производится не по амплитудному признаку, малоэффективному при низком соотношении сигнал/

/шум, а на основе комплексного анализа формы, частоты, фазы и времени прихода поступающих колебаний. Блок а н ал и за формы огибающей определяет наличие во входной информации участков, состоящих из заданного количества фаз с нарастающей амплитудой. Блок анализа видимого периода и блок анализа фазы осуществляют соответственно контроль частоты и фазы колебаний на выделенных участках. В случае соответствия этих параметров характеристикам полезного сигнала блок анализа времени прихода производит сопоставление времени прихода выделенных фаз с моментом срабатывания коррелятора. В случае их несовпадения вырабатываются команды на его перенастройку в соответствующую сторону. Для повышения надежности работы устройства в целом команды подаются на коррелятор через накопители. 4 з.п. ф-лы. 4 ил.

1420573

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин акустическими методамии.

Цель изобретения — увеличение надежности выделения полезного сигнала на фоне шума.

На фиг. 1 изображена структурная схема всего предлагаемого устройства в целом; на фиг. 2 — структурная схема блока анализа формы огибающей; на фиг. 3структурная схема блока анализа видимого периода; на фиг. 4 — структурная схема блока анализа фазы; на фиг. 5 — структурная схема блока анализа времени прихода.

Устройство содержит блок 1 анализа формы огибающей, блок 2 анализа види.мого периода, блок 3 анализа фазы, блок

4 анализа времени прихода, накопители

5 и 6, схему 7 передачи модуля, схему 8 выделения нулей, линию 9 задержки, триггер 10, операционный усилитель 11, диод 12, конденсатор 13, регистр 14 сдвига, схемы

15 — 17 совпадения, ключ 18, счетчик 19, схему ИЛИ 20, триггер 21, схемы 22 и 23 совпадения, индикатор 24 минимума, индикатор 25 максимума, схемы 26 и 27 совпадения, усилитель-ограничитель 28, коммутирующее устройство 29, схемы 30 — 32 совпадения, 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 представляет собой радиоимпульс с огибающей близкой к импульсу Берлаге, в котором от первого вступления до максимума обычно уменьшается не менее двух периодов высокочастотных колебаний. На этом свойстве сигнала и основано действие блока анализа формы огибающей. Сигнал на его выходе появляется только в том случае, если во входной информации встречается участок, состоягций из четырех на первом выходе или трех полуволн на втором выходе, из которых каждая больше или равна предыдущей. Известно также, что частота сигнала в процессе каротажа может изменяться (для данного типа скважинной аппаратуры) в строго определенных рамках.

Это обстоятельство также используется для повышения надежности распознавания сигнала на фоне шума. На выход блока l анализа формы огибающей сигналы проходят только в том случае, если длительность полуволн укладывается в заданный интервал. Этот контроль осуществляется в блоке

2 анализа видимого периода. Импульсы с выходов блока 1 анализа формы огибающей поступают затем на блок 3 анализа фазы, который пропускает их дальше только в том случае, если они соответствуют в принимаемом сигнале полуволнам определенной полярности. Так, например, если известно, что

5 I0

ЗО

«ci0

2 четвертая фаза в принимаемом сигнале отрицательная, на выход блока 3 анализа фазы проходят импульсы только в том случае, если в выделенной последовательности из четырех или трех фаз последняя отрицательная. Далее сигнал поступает на блок 4 анализа времени прихода, где он сравнивается по времени с фазой настройки коррелятора. При их несовпадении вырабатываются команды на принудительный пере. ход срабатывания коррелятора в ту или иную сторону. Для повышения 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 применяемой скважинной аппаратуры, может быть самым различным. Например, может использоваться принцип и и m, при котором команда поступает на выход только в том случае, если из m тактов по крайней мере в и присутствовал сигнал.

Блок 1 анализа формы огибающей (см. фиг. 2) работает следующим образом.

Входной сигнал поступает на схему

7 передачи модуля и схему 8 выделсния нулей. Импульсы, соответствующие переходам сигнала через ноль, через линию 9 задержки взводят триггер 10. В это время напряжение с выхода схемы 7 передачи модуля поступает на пиковый вольтметр, состоящий из операционного усилителя 11, диода 12 и конденсатора 13, на котором в процессе работы запоминается амплитуда предыдущей полуволны. Как только новая полуволна превосходит потенциал на конденсаторе 13, операционный усилитель изменяет свое состояние на противоположное и возвращает триггер 10 в исходное положение. Напряжение с инверсного выхода триггера 10 поступает (через блок 2 анализа видимого периода) на информационный вход регистра 14 сдвига, на синхровход которого подаются импульсы перехода через ноль. Если данная полуволна больше предыдущей, триггер 10 между двумя переходами через ноль возвращается в исходное состояние и в регистр 14 записывается единица. Как только в регистре 14 накапливаются четыре импульса, схема 15 совпадения выдает сигнал А, обозначающий наличие во входной информации участка из четырех полуволн с нарастающей огибающей. Если новая фаза меньше предыдущей, триггер 10 к моменту следующего перехода через ноль не возвращается в исходное состояние и в регистр записывается ноль.

Кроме того, импульс перехода через ноль через открытую схему 16 совпадения вызывает разряд конденсатора 13 через ключ 18.

На практике может оказаться, что полуволна шума, стоящая непосредственно перед первым вступлением полезного сигнала, по амплитуде больше него. В этом случае в

1420573 конце первой фазы полезного сигнала в регистр !4 записывается ноль и она в подсчет последовательно нарастающих амплитуд не попадает, а четвертая фаза полезного сигнала оказывается при этом от начала счета третьей. Чтобы ее выделить используется трехвходовая схема 17 совпадения, подключенная к трем первым разрядам сдвигового регистра 14. Импульс, выдаваемый ей, является 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 корреляторе, пройдя через нормально открытую схему 22 совпадения, начинают заполнять счетчик 19. По достижении определенного числа, соответствующего половине минимально возможного периода входного сигнала, срабатывает индикатор 24 минимума и взводит триггер 21 в рабочее состояние. При этом открывается схема 23 совпадения, восстанавливая связь между инверсным выходом триггера !О и информационным входом регистра 14 в блоке 1 анализа формы огибающей. В дальнейшем длительность данной полуволны может ггревышать половину максимально возможного на практике периода сигнала. При этом срабатывает индикатор 25 максимума и запирает схему 22 совпадения, прекращая дальнейший счет, а также возвращает триггер 21 в исходное состояние, убирая при этом сигнал с информационного входа регистра 14. В конце этой фазы в регистр записывается ноль и она в подсчете последовательно нарастающих фаз не участвует.

Вновь пришедший импульс перехода через ноль весь процесс начинает сначала. Таким образом, информация на регистр 14 попадает только в том случае, если длительность фазы лежит в определенном интервале, задаваемым порогами срабатывания 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 формы огибающей подаются соответственно на схемы 26 и 27 совпадения, на вторые входы которых поступает с усилителяограничителя 28 сигнал «Преобразование входного сигнала». Знак коэффициента передачи усилителя 28 выбран таким, чтобы пропустить только сигналы, совпадающие по фазе с ожидаемым полезным сигналом.

Блок 4 анализа времени прихода (фиг. 5) работает следугогцим образом.

Коммутирующее устройство 29, управляе мое импульсом, поступающим от коррелятора, равным по длительности измеряемому времени прихода сигнала, формирует три интервя I;I времени, границы которых оказываются II(, ic ñòBèå этого зависимыми от расположения сигнала в предыдмщем такте.

Сипгал h поступает на схему 30 совпадения, которая открывается на время прихода четвертой и пятой фаз полезного сигнала.

При совпадении его с этим промежутком времени он приписывается к полезному curíàlу, если нет — к помехе и в дальнейшем не учитывается. (игналы А и Б через схему

ИЛИ 33 поступают на схему 31 совпадения, на второй вxo;l которой подается окно длительностью от синхроимпульса ло конца пятой фазы. Если они не попялак)т в этот интервал времени, ня выходе триггера 34 находится единица, явля1огцяяся командой на перенастройку «Назад». Если сигнал А начинает приходить раньше нача 13 четвертой фазы полезного сигнала, то, пр(йля через схему 32 совпаления, он перебра«ынает триггер 35 в единичное состояние, яв,.яющееся

20 командой на перестройку «Впсрел». В начале каждого такта триггеры 3:! и 35 возвращаются в Нсхо. цгое состояние передним фронтом импульса, поступающего От коррелятора.

Таким образом, в предлагаемом устройстве распознавание сигнала на фон . шумя производится не llo ямплитуднох у принципу. которому свойственны указанные недостатки, а llо целому комплексу признаков сигнала (формя огибаюгцей, частота, фаза и время прихола), что способствует более надежной раооте «и«темы автонастройки.

ФГ?/),i! l/.1(1 !ГЯГ) Г)/)(гсн!!. 1

1. Устройство лля автоматli

45 «стройствя лля явтомятичс ской ня«тг1ОЙки корреляционногo измерителя, первый второй выходы — соответственно с первым и вторым вхолом блока анализа фазы, у которого третий вход соединен с первым входом устройства, а первый и второй вы5Q ходы — — соответственно с первым и вторым входом блока анализа времени прихода, у блока анализа ви гимого периода первый вход является вторым вхолом устройства лля автоматической настройки корреляционного измерителя, второй и третий вхол связаны

55 соответственно «третьим и четвертым выходами блока анализа формы огибакпцей, а выход — - с его вторым входом, у блока анализа времени прихОла третий вход явля1420573 ется третьим входом устройства в целом, а первый и второй выходы соединены соответственно с входами первого и второго накопителя.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, 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 ли:нии задержки, первым входом первой схемы совпадения и с синхровходом регистра сдвига, у триггера S-вход соединен с выходом линии задержки и третьим выходом .блока анализа формы огибающей, R-вход соединен с выходом операционного усилителя и анодом диода, неинвертирующий выход— с вторым входЬм первой схемы совпадения, а инвертирующий является четвертым выходом блока анализа формы огибающей в 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, 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 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 выходом блока анализа формы огибающей.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок анализа видимого периода содержит счетчик, схему ИЛИ, триггер, две схемы совпадения, а гакже 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, R-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

10 с выходом триггера, а второй вход и выход являются соответственно вторым входом и выходом блока анализа видимого периода.

4. Устройство по п. 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. Устройство по п. 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, а точка соединения S-входа первого триггера, R-входа второго триггера

30 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 третей схем совпадения, 35 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

40 входом схемы ИЛИ, при этом выходы у первой схемы совпадения соединены с вторым входом схемы ИЛИ, у второй — с R-входом первого, а у третьей — с S-входом второго триггера.

1420573

1420573

Составитель О. Коршунов

Редактор С. Лисина Текред И. Верес Корректор Л. Пилипенко

За каз 4328/53 Тираж 522 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий ! l 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4