Измеритель интервальной скорости

 

Союз Советск ни

Социапмстмческик

Республик

ОЛ ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<,911412 (61) Дополнительное к ввт. саид-ву(22)Заявлено 26.03.80(21)2903812/18-25 с присоединением заявки №(23) Приоритет

Опубликовано 07.03.82. Бюллетень № 9

Дата опубликования- описанкя07.03. 82 (51}NL. Кл. 01 Ч 1/40

Госудврстеелиый комитет

СССР (53) УДК550.83. (088. 8) оо лелем изебретеиий и открытий

П. П. Драбич (72) Лвтор изобретения (7!) Заявитель

Физико-механический институт АН Украинской (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ИНТЕРВАЛЬНОЙ СКОРОСТИ

Изобретение относится к области геофизических исследований скважин акустическими методами и может быть исполу зовано в промысловой геофизике для измерения скорости распространения упругих колебаний в околоскважинном прост ранстве.

Известно устройство, содержащее формирователь постоянного заряда в импульсе, электронные ключи, запоминающий конг то аенсатор и разрядный резистор,11.

Однако выходной параметр устройства содержит аппаратурные пульсации.

Кроме того, параметр переходного процесса этого устройства зависит от

15 измеряемой скорости, что не позволяет обеспечить оптимальную погрешность измерения, содержашую статическую и динамическую составляюшие.

Известно также устройство, содержащее импульсный генератор, схему совпадений, реверсивный счетчик, усилительформирователь, управляющий коммутатор, ключевой регистр, регистр памяти, функциональный преобразователь, синхронизатор и схему коррекции 21.

Однако устройство отличается сложно» стью схемной реализации и имеет те же недостатки, что и предыдущее устройство.

Наиболее близким цо технической сущности к предлагаемому является устройство, которое содержит формирователь разности длительностей импульсов, два электронных ключа, преобразователь напряжение - ток, ава триггера, интегрирующий конденсатор, амплитудный компаратор, .источник опорного напряжения и измеритель временных интервалов, причем первые вхоаы триггеров соединены с входами формирователя разности длительностей импульсов и являются входа-ми устройства, выход первого триггера соединен с управляющим вхоаом первого электронного ключа, выход второго трит гера соединен с управляющтм входом второго электронного ключа и с входом измерителя временных интервалов, вы3 91

xoR которого является выходом устройст ва, вторые вхопы триггеров соединены с выходом амплитудного компаратора, первый вход которого подсоединен к источнику опорного напряжения, а второй вход соединен с незаземленной обкладкой интегрирующего конденсатора, неэаэемленным контактом второго элект ронного ключа и с выхопом преобразователя напряжение - ток(3).

Недостаток этого устройства заключается в том, что его выходной параметр определяется многими элемента, ми схемы и выражается формулой где С ., - величина емкости интегрирующего конденсатора, входящего в формирователь разности плительностей импульсов;

С 1 - величина емкости интегрирующего конденсатора

- сопротивление преобразователя напряжение - ток; — величина напряжения опорного о источ ника, - величина тока генератора тока, входящего в формирователь разности длительностей импульсов

К и К - коэффициенты преобраэова1 ния измерителя временных интервалов.

Очевидно,:,что в реальных условиях перечисленные элементы схемы не являются абсолютно стабильными и в процессе эксперимента могут в некоторых пределах изменяться; что приводит к изменению масштабного коэффициента g измерения скорости и, следовательно, к снижению точности измерения, целью изобретения является повыш - ние аппаратурной точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что измеритель интервальной скорости, содержащий формирователь разности длительностей импульсов, первый и второй триггеры, амплитудный компаратор, источник опорного напряжения, нормально замкнутый электронный ключ, интегрирующий конденсатор, преобразователь напряжение - ток и первый нормально разомкнутый электронный ключ, причем первый вход формирователя разности длительностей импульсов является первым входом измерителя и соединен с первым

Ю

55 входом первого триггера, второй вход которого является вторым входом измерителя, первый вход второго триггера соединен с выходом компаратора, первый вход последнего подсоединен к источнику опорного напряжения, а второй ахоп компаратора соединен с незаземленной обкладкой интегрирующего конденсатора и выходом преобразователя напряжение - ток через незаземленный контакт нормально замкнутого электронного ключа, вход упраления которого соединен с выходом второго триггера, а выход формирователя разности длительностей импульсов соединен с незаземленным контактом первого нормально разомкнутого электронного ключа, дополнительно содержит схему ИЛИ, элемент задержки, запоминающее устройство, первый,.второй и третий одновибраторы, .второй и третий нормально разомкнутые электронные ключи, накопительный конденсатор и усилитель постоянного тока, причем один вход схемы ИЛИ соединен с вторым входом первого триггера, выход схемы ИЛИ соединен с вто«. рым входом формирователя разности длительностей импульсов, вход элемента задержки соединен " первым входом формирователя разности длительностей импульсов, выход - с входом первого одновибратора, выход которого соединен с входом управления первого нормально разомкнутого электронного ключа и входом второго одновибраторц вход запоминающего устройства соединен с выходом формирователя разности длительностей импуль сов через незаземленный контакт первого разомкнутого электронного ключа и первыми контактами второго и третьего нормально разомкнутых электронных клэ чей, вход управления запоминающего устройства соединен с выходом первого триггера, выход - с входом преобразователя напряжение - ток, второй контакт второго нормально разомкнутого электронного ключа соединен с незаземленным входом усилителя постоянного тока, в цепь отрицательной обратной связи которого включен накопительный конденсатор, второй контакт третьего нормально разомкнутого электронного ключа соединен с выходом усилителя постоянного тока, являющимся .выходом измерителя, вход управления третьего нормально разомкнутого электронного ключа соединен с выходом. второго одновибратора и вторым входом второго триггера, вход управления второго нормально разомкнутого электронного ключа соединен с выходом третьего опновибратогае С„- величина емкости конденсатора

5.

После окончания действия импульса ключ 4 возвращается в исходное

1! состояние.

При появлении импульса длительностью 7ц переводится в аругое состояние ключ 3 и к конденсатору 5 поцклк чается аругой полюс генератора 2. В результате конденсатор 5 перезаряжает ся током «Jp на протяжении действия импульса „.. В момент окончания импульса ti .„ôîðìèðóåòñÿ напряжение на конденсаторе 5

Задним фронтом импульса С „тригrep

7 возвращается в исходное состояние, запоминающее устройство отсоеаиняет» ся от конденсатора 5 и на выхоае запоминающего устройства 1 1 остается напряжение „1, g.«)

Задержанный зааний фронт импульса

Тg. (фиг. 2 г, а) подается на вхоа одновибратора 9. Последний формирует импульс, указанный на фиг. 2д. IIoa аей ствием этого импульса ключ 10 закора

5 9114 ра, вхоа которого соединен с выходом второго триггера и другим входом схемы ИЛИ.

На фнг. 1 преаставленв функдионал ная схема устройства; на фиг; 2 — временные диаграммы импульсов в различных точках схемы.

Измеритепь состоит иэ формирователя

1 разности длительностей импульсов, содержащего генератор 2 постоянного тока 1о два электронных ключа 3 и 4 и интегрирующий конденсатор 5, схемы ИЛИ 6, триггера 7, элемента 8 задержки, первого одновибратора 9, первого нормально разомкнутого ключа 1 О, запоминающего is устройства 1 1, преобразователя 1 2 на пряженив — ток, второго оановибратора 13, второго и третьего нормально разомкнутых ключей 14 и 15, второго триггера

1 6, интегрирующего конденсатора 17, на- щ копительного конденсатора 1 8, усилителя 19 постоянного тока, нормально замкнутого электронного ключа 20, третьего одновибратора 21, источника 22 опорного напряжения и компаратора 23. Клем- 2s мы 24 и 25 являются входами устройства, клеммы 26 и 27 - входами формирбвателя 1, клемма 28 - выходом формирователя 1 и клемма 29 - выходом устройства. Один вход формирователя.1 соединен с входом элемента 8 задержки и одним входом триггера 7, другой вхоа которого соединен с одним иэ входов схемы ИЛИ. Выход схемы ИЛИ соединен с другим входом формирователя 1. Вы» ход формирователя 1 соединен с незазем» ленным контактом ключа 10, входом запоминающего устройства 1 1 и через ключ 14 - с входом усилителя 1 9, а через ключ 15 — с выходом усилителя 4п

19. Выход элемента 8 задержки соединен с входом одновибратора 9, выход которого соединен с входом управления ключа 10 и BKolloM оановибратора 1 3, Выход триггера 7 соединен с входом управления запоминающего устройства 11, а его выход соединен с входом преобразователя 12 напряжение - ток, выход которого соединен с неэаэвмленной обкладкой конденсатора 17, незаземленным контактом ключа 20 и одним входом компа ратора 23. Другой вхоа компаратора под соединен к источнику 22 опорного напря жения. Выход одновибратора l 3 соединен с входом управления ключа 15 и одним

55 вхоаом триггера 16, аругой вход которсмго соединен с выхоаом компаратора 23.

Выход триггера 16 соединен с другим . входом схемы ИЛИ 6, входом управления

12 6 ключа 20 и входом оановибратора 21, выхоа которого соединен с входом управления ключа 14. Накопительный конаен сатор 1 8 включен в цепь отрицательной обратной связи усилителя 19.

На клемму 24 soaasbi импульсы напряжения длительностью Т1„(фи1 ° 2<) а иа клемму 25 - длительностью ; (фнг. 2б).

При отсутствии вхоаных импульсов полюса генератора 2 тока и конаенсатор

1 7 закорочены через ключи 3, 4 и 20 на шину Земля .

В момент появления импульса длитель»ностью Т,„(,„„. < „) ключ 4 перево аится в другое состояние, в котором находится на протяжении действия импу ь са. Одновременно, поа воздействием переднего фронта импульса длительностью i ., триггер 7 переводится в такое

1j состояние (фиг. 2г), что запоминающее устройство 11 подсоединяется к выходу формирователя 1.

На протяжении действия импульса длительностью i -„конденсатор 5 заряжается током .р генератора 2 ао напря жения величиной

О ""1i

V .C 1

911412 8

Определим из последнего выражения Ugb z Bbiк 0

1/ — r„ скорость распростра» нения упругих колебаний на расстоянииИ4 масштабный коэф- фициент измерения.

К - -Сс З С Р одх

35 „С,РБО

С U =3 Ь=3 — =.

Bbix Î О> Д о чивает конденсатор 5 и последний раэря« жается.

Задним фронтом импульса с выхода одновибратора 9 запускается оановибратор 1 3. Под действием импульса с выхода одновибратора 1 3 (фиг. 2е) ключ

1 5 подсоединяет конденсатор 1 8 и в последнем записывается количество заряда Q„=C

Задним фронтом импульса с выхода

l0 одновибратора 9 опрокидывается триггер

16. Ключ 20 размыкается и конаенса0(дТ ) тор 17 ввряжвется током J, где Q - сопротивление преобразователя

12,В момент, когда напряжение на кон1$ денсаторе 17 равно величине напряжения

Ео опорного источника 22 (фиг. 2 ж) срабатывает компаратор и триггер 16 возвращается в исходное состояние. Таким образсм, на выходе триггера 16 образуется импульс длительностью

« „0

В . 0

25 где С вЂ” величина емкости конденсатора

17.

ИЛИ

Импул с G подается через схему И на вход ключа 4. Ключ 4 подсоединяет к конаенсатору 5 генератор 2 тока и с конденсатора 5 снимается количество ряда > = 3 9.. .В момент окончания импульса С „ на конденсаторе 5 остается напряжение

Задним фронтом импульса Я„запускается одновибратор 21 и конденсатор 5 ао разряжается через ключ 1,4 íà ехоп усилителя 19. При этом накопительному конпенсатору 18 сообщается количество заряда дс =q — g . На этом один цикл

) работы устройства заканчивается.

По прихоау следующей пары импульсов т -, . описанный процесс пов (ч) % (+1) торяется и конденсатору 18 сообщается

Ф количество заряда д с ;+ „.= „+, -,„. „, причем lag„+„I < дс „. (и т. д. 50

Напряжение на выходе устройства изменяется до тех пор, пока не окончится переходной процесс, т. е. когда Щ„ =О.

В установившемся режиме I („. I = q,". следовательно $$

Сравнивая масштабные коэффициенты

ПрЕаЛаГаЕМОГО уСтрОИСтВа (КОтс — ЕО)

hX с масштабным 1роэффициентом известного (в= †" †††), вивио, ято КО сояержит

С Яй,Ео на четыре члена меньше. Это означает, что в устройстве исключены четыре составляющие аппаратурной погрешности, вносимые нестабильностью величины тока Эо генератора постоянного тока, величины емкости С„и элементов схемы, вхо дящих в коэффициенты К, и К преобразования сигналов зарядной и разрядной цепи измерителя временных интервалов,, содержащегося в известном устройстве.

Следовательно,предлагаемое устройство обеспечивает . более высокую аппаратурную точность измерения интервальной скорости.

Формула изобрете ния

Измеритель интервальной скорости, содержащий формирователь разности длительностей импульсов,.первый и второй триггеры, амплитудный компаратор, ис точник опорного напряжения, нормально замкнутый электронный ключ, интегрирующий конденсатор, преобразователь напряжение - ток и первый нормально разомкнутый электронный ключ, причем первый вход формирователя разности длительностей импульсов является первым входом измерителя и соединен с первым входом первого триггера, второй вхоа которого является вторым входом измерителя, первый вход второго триггера соеаннен с выходом компаратора, первый вход последнего подсоединен к источнику опорного напряжения, а второй вход компаратора соединен с незаэемленной обкладкой интегрирующего конденсатора и выходом преобразователя напряжение - ток через незаземленный контакт нормально замкнутого электронного ключа, Bxott управления которого соединен с выходом второго триггера, выход формирователя разности длительностей импульсов соеаинен с незаземленным контактом первого нормально разомкнутого электронного ключа, отличающийся тем, что, с

I целью повышения аппаратурной точности

9 911412 10

:измерений, он дополнительно содержит ной обратной связи которого вклкнен на» схему ИЛИ, элемент задержки, запоминаю- копительный конденсатор, второй контакт щее устройство, первый, второй н третий третьего нормально разомкнутого электроиодновибраторы, второй н третий нормал ного ключа соединен с выходом усилите но разомкнутые электронные ключи, накоi- g ля постоянного тока, являюаимся oblxonoM пительный,конденсатор и усилитель пос- измерителя, вход управлении третьего тоянного тока, причем один вход схемы нормально разомкнутого электронного

ИЛИ соединен с вторым входом первого ключа соединен с выходом второго одно триггера, выход схемы ИЛИ соединен с внбратора и вторым входом второго вторым входом формирователя разности to триггера, saon управления второго нор.. длительностей импульсов, вход элемента мально разомкнутого электронного электзадержки соединен о первым входом фор- ронного ключа соединен с выходом тремирователя разности длительностей импульс- тьего одновибратора, вход которого соесов, выход - с входом первого одновиб- дннен с выходом второго триггера и друратора, выход которого соединен с вхо- 1$ гим входом схемы ИЛИ. д<м,управления первого нормально разоьа нутого электронного ключа и входом Вто- Источники информации, рого одновибратора, .вход запоминаюшего принятые во внимание при экспертизе устройства соединен с выходом формярова- 1. Драбич П.FL, Федорив P. Ф. Линейтела разности длительностей импульсов и ный измеритель скорости распростране через незаземленный контакт первого иор-. ния. упругих колебаний- в среде. Сб. Отмально разомкнутого электронного ключа бор и передача. информапии . Киев, Нау и первыми контактами второго и третье«кона думка, 1876, вып. 47, с. 98 101. го нормально разомкнутых электронных . 2. Назаров И.А. и др. Электронный ключей, вход управления запоминакяцего 2S вычислитель интервагЬной скорости раоустройства соединен с выходом первого . пространения упругих колебаний для аппа триггера, выход запоминакецего устрой- ратуры акустического каротажа. Сб. Геоства - с входом преобразователя напря- физическое приборостроение . Л., Гостопжение - ток, второй контакт второго нор» техиэпат, 1961, вып. 9. с. 46 64. мально разомкнутого электронного ключа уй 3, Авторское свидетельство CCCP no соединен с незаэемленным входом усили заявке Ж 2801420, an. Q 01 Я 1/40, теля постоянного тока, в цепь отрицатель- 25.07.79 (прототип).