Способ измерения квадратурных компонент сигнала электромагнитного каротажа

28496 ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических РесрублинЗависимое от авт, свидетельстваЗаявлено 30.ч 1,1969 ( 1344662/26-25)с присоединением заявки-л. 21 д, 30/02 МПК 6 01 ч 3/18 иоритет -Комитет ло делам изобретений и открыти ори Совете Министров СССРУДК 550 837 6 622 .241 (088,8) Опубликовано 14,Х.1970. Бюллетень32 исания 7.1.197 та опубликован Авторыизобретения Санто Ю. Л, Лидерман и иборостроения треста Заявитель Опытно-конструкторское бюро геофизическоБурмашремонт ПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КВАДРАТУРНЫХ КОМПОНЕНТ СИГНА ЭЛ ЕКТРОМАГН ИТНОГО КАРОТАЖА2 Изобретение относится к способу измерения квадратурных компонент сигнала при каротаже скважин, в частности в устройствах для исследования скважин электромагнитными методами, 5Измерение квадратурных компонент сигнала при иссследовании нефтяных и газовых скважин индукционным методом позволяет получить дополнительную информацию о распределении участков среды с различной элект ропроводностью в неоднородных разрезах.Активная и реактивная компоненты сигнала обладают различной глубинностью исследования.При алгебраическом сложении активной и 15 реактивной компонент удается существенно линеаризировать зависимость вторичной э.д,с., наведенной в,измерительной линии индукционного зонда вихревыми токами окружающей среды, от удельной электропроводности среды. 20При исследовании рудных скважин квадратурные компоненты сигнала несут информацию об удельной электропроводности и магнитной восприимчивости рудного тела.Известен способ измерения квадратурных 25 компонент сигнала, при котором сигнал после необходимого усиления подают на два фазочувствительпых детектора, входящих в состав фазового детектирующего устройства, коммутирующие напряжения которых сдвинуты по 30 фазе на п/2. Два отдельных сигнала с выходов фазочувствительных детекторов, несущие информацию о квадратурных компонентах, передаются к регистраторам по отдельным про.- водникам кабеля.Этот способ имеет недостаток, заключающийся в том, что дрейф нуля каждого фазочувствительного детектора сужает динамический диапазон измерения и накладывается на напряжение, медленно меняющееся по закону огибающей,Форма напряжения на выходе каждого фазочувствительного детектора одинакова (постоянный ток). Поэтому при применении известного способа измерений в устройствах для передачи информации к наземному прибору требуется выделять отдельный телеметрический канал для каждой квадратной компоненты. Без дополнительных преобразований невозможно уплотнение канала связи и применение одножильного кабеля.В устройствах, реализующих предлагаемый способ, повышается точность и помехоустойчивость при измерении квадратурных компонент сигнала при каротаже скважин, а также упрощаются измерения.Способ может быть также применен для существенного повышения точности измерения одной компоненты за счет внесения поправок по результатам измерения второй компоненты.284196 4В фазочувствительном детекторе осуществляется умножение колебаний сигнала и опорного напряжения.В частотно-избирательной нагрузке детекто ра отфильтровываются высокочастотные ипостоянная составляющие и выделяются четные и нечетные гармоники напряжения промежуточной частоты.Перемножим выражения (1) и (2), исполь зуя при умножении и преобразовании выражения: соз а соз 3 = - со 8 (х + ) + со з ( -12115 81 п х 81 п 3 = - соз (х - 3) - соз (а + 3 Для упрощения выкладок ограничимся сначала тремя первыми составляющими в выражении (1).20 Ток в цепи фазочувствительного детекторапропорционален выражению:11 А(1)СОЗ(а 1+) (1 (Л р)СОЯ а + 1 (Ла)СОЗ(а + 25 + й) + СОЯ (ао йИ+ 1 о(Л;)СОЯ (ао+ 2 й)++ о - соз(И+ о+о ) (соз(2 й,-(- + 2 й)1+ ро 3+ соз (2 й 1 - сро) + соз(2 ао - 2 й)1+ 35 + ро+ соз (2 И+ о Таким образом, в токе детектора имеютсясоставляющие напряжения промежуточнойчастоты й и его гармоники:40 Ц А(1,(Л)соз(Ы+ ;о): СОЗ(й 1+ о)1 (З) о 4 ф" соз(2 Ы - 3 о)+ соз(2 й 1+;о (4)45(За) (4 а) где 1(Л 1 р) - функция Бесселя первого рода и-ого порядка, 50 3Сущность изобретения заключается в том, что коммутирующее напряжение для фазового детектирования, либо ток питания датчиков, либо сигнал модулируют по фазе гармоническим напряжением неизменной амплитуды промежуточной частоты, значительно более низкой, чем частота сигнала, но существенно превышающей максимальную частоту огибающей сигнала.В частотно-избирательной нагрузке детектора выделяют четные и нечетные гармоники промежуточной частоты. Затем разделяют четные гармоники, амплитуда которых пропорциональна одной из компонент сигнала, и нечетные гармоники, амплитуда которых пропорциональна другой компоненте, и детектируют их.Исходную фазу немодулированного коммутирующего опорного напряжения /,примем равной нулю, тогда.оо - 1.1 о Соз ао 1 где с 10 и во - амплитуда и частота немодулированного коммутирующего напряжения соответственно. Обозначим модулирующее по фазе гармоническое напряжение промежуточной частоты й как 1114 =С 81 пй 1,где С - амплитуда напряжения частоты й Пусть модулируется по фазе коммутирующее напряжение. Фазомодулированное колебание Созапишем в виде11 о= Уосоз (ао 1+Ьр 81 пЮ)Здесь Лр=КС, где К - коэффициент пропорциональности,Известно, что фазомодулированное колебание может быть представлено в виде;11 ол - 1 о 1 о(Л";) СОЗ аод + 11 о 1(М СОЯ (ао + й)1- соз(ао - й)11+ СУо 1 о(Л ) соз(ао+2 й)1+ -(- СОЯ (ао - 2 й)11 ++ 1/о 1 оЛо)СОЯ (ао +(2) Измеряются синфазная коммутиру 1 ощему напряжению компонента А (1) 81 пр. Обе компоненты сигнала сдвинуты по фазе одна относительно другой на -2 Пусть сдвиг по фазе между сигналом и не- модулированным коммутирующим напряжением равен р 0, а огибающая сигнала изменяется по закону А(1), В этом случае сигнал на входе фазочувствительного детектора может быть представлен в виде Таким образом, амплитуда колебаний с частотой й на частотно-избирательной нагрузке фазочувствительного детектора пролорцио нальна компоненте сигнала А(1)81 про, квадратурной по отношению к коммутирующему напряжению.Амплитуда низкочастотных колебаний с ча стотой 2 й пропорциональна компоненте сигнала А (1) сояро, синфазной по отношению к коммутирующему напряжению фазочувствительного детектора.В общем случае результирующее напряже ние на нагрузке детектора, состоящее из чет284196 Предмет изобретения Составитель Ю. И. Сериков Корректор Л, Л. Евдонов Редактор Т. А. Рыбалова Заказ 3647/13 Тираж 480 ПодписноеЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 Типография, пр. Сяпунова, 2 ных и нечетных гармоник частоты может бытьпредставлено в форме:У,А 81 п Я 1,(Ьс") 81 п Ю+ 1,(Ьь) 81 п 3 2+ +++ 1,(Ь; ) сов 2 п Ы ,.,С ростом порядка и функция Бесселя 1(Лр) быстро стремится к нулю, особенно при небольшом Лгр,Это позволяет в некоторых случаях ограничиться разделением 1-й и 2-й гармоник частоты й без учета З-й, 4-й и высших гармоник,Для случая, когда модулируется по фазе сигнал либо ток датчика при немодулированном опорном напряжении, вывод аналогичен.Функции разделения и детектирования четных и нечетных гармоник промежуточной частоты можно совместить, если эти гармоники подать на синхронные детекторы с опорными напряжениями частоты й и 22.На выходе указанных детекторов благодаря тому, что они имеют нулевую чувствительность к гармоникам, четность которых не совпадает с четностью коммутирующих напряжений, паразитная квадратурная компонента отсутствует. Способ измерения квадратурных компонентсигнала электромагнитного каротажа, заключающийся в том, что указанный сигнал заданной частоты перемножают с опорным напря жением той же частоты с заданным начальным фазовым сдвигом, и из сигнала произведения выделяют измерительный сигнал, соответствующий компоненте сигнала электромагнитного каротажа, совпадающий с фазой 15 опорного напряжения, отличающийся тем, что,с целью повышения точности измерений и одновременной передачи двух компонент сигнала электромагнитного каротажа по линии связи, напряжение одного из сомножителей модули руют по фазе гармоническим напряжениемпромежуточной частоты, более низкой, чем частота сигнала, из сигнала произведения выделяют периодическое напряжение с четными и нечетными гармониками промежуточной ча стоты и разделяют четные и нечетные гармоники.