Аналоговое счетно-решающее устройство каротажного гаммаспектрометра

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 04,01. 79 (21) 2706939/18-21 с присоединением заявки И 9 -51 К з С 01 к 33/12 9 01 М 5/02 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(23) Приоритет Опубликовано 0712,80, Бюллетень М 45 И) УДп 621. 317, .44(0888 ) Дата опубликования описания 09.1280(72) Авторы изобретения А. Я. Синицын и Р. М. Габитов Ленинградский ордена Ленина ордена Октябрьской Революциии ордена Трудового Красного Знамени горный институтим, Г. В. Плеханова(54) АНАЛОГОВОЕ СЧЕТНО-РЕШИОЩЕЕ УСТРОЙСТВО КАРОТАЖНОГО ГАЯМА-СПЕКТРОИЕТРА Изобретение относится к радиомет- рической аппаратуре для раздельного определения концентрации естественных радиоактивных элементов на месте залегания и может быть использовано в геологоразведочных организациях в составе каротажных гамма-с:ектрометров с тремя независимыми дифференциальными каналами. Известно аналоговое счетно-решаю.щее устройство для раздельного определения концентрации урана, тория и калия в геологических формациях. Устройство входит в состав спектрометра гамма-излучения с пятью измерительными дифференциальными каналами со смежными энергетическими окнами и включено на выходе интеграторов дифференциальных каналов. Его действие состоит в алгебраическом сложении постоянных токов, поступающих от интеграторов, и выдаче сигналов являющихся аналогами концентраций О,ТЬ,К и общего счета импульсов (Ц Однако точность определения концентрации их недостаточна. Известное аналоговое счетно-решающее устройство для определения концентрации урана, тория и калия входит в состав каротажного гамма-спекс трометра, включающего скважинныйприбор и три независимых измерительных дифференциальных канала 2 . Каждый из измерительных каналов содержит дифференциальный дискриминатор, 1 настроенный на выделение импульсов,соответствующей амплитуды, и измерйтель скорости счета, В состав счетнорешающего устройства входят буферныеусилители и выходные каскады, предназначенные для алгебраического суммирования выходных напряжений измерителей скоростей счета, построенные на операционных усилителях. Навход каждого иэ буферных усилителей 2 О подается сигнал постоянного тока напряжением О (щ-.1, 2 или 3 - номер дифференциального канала) от соответствующего измерителя скорости счета,пропорциональный средней частоте им пульсов Н в дифференциальном канале.Выходные каскады через систему резисторов подключены к буферным усилителям таким образом, что сигнал,постоянного тока на их выходе О явЗр,ляется .аналогом концентрации и-горадиоактивного элемента за счет автоматического решения уравненийц=-ц-й, О -й 0, (1)О щ 0 - йэ ц 9, (2)0О " й н, (3)где йк,4 - коэффициенты, учитывающие доли излучения сопут:твувщих;радиоактивных элементов в дифференциальном канале, настроенном на энергетическую линию гамма-спектра основного элемента.Однако в известномустройстве не 6предусмотрено,изменение диапазоновизмерения концентраций радиоактивных элементов, поэтому для малых концентраций погрешность получаемых данных оказывается недопустимо высокой 3 фэ.а счет неточности аналоговых индикаторных устройств, при больших - становится невозможчым в связи с зашкаливанием индикаторов.Использование индивидуальных час- щтотно-токовых преобразователей в каждом дифференциальном канале не позволяет производить независимое переключение диапазонов, Поэтому при повызжнной концентрации одного из Радиоактивных элементов точная регист- фрация других элементов становится невозможной,В известном устройстве не предусмотрено изменение постоянной временисчетно-решающей схемы, Это обуславли- ЗРвает большую статистическую погрешность Регистрации кларковых концентраций радиоактивных элементов и низкую производительность каротажныхработ при высоких концентрациях. 35Целью изобретения является повышение точности измерений,Это достигается тем, что в устройстве, содержащем и нормализаторов импульсов, и частотно-токовых преобраэователей и сумматоры, выполненные на интегрирующих контурах и опе-рационных усилителях, -входы частотнотоковых преобразователей подключенык выходам соответствующих нормалиэаторов импульсовра их выходы - к входам соответствующих сумматоров,при этом входы соответствующих нормализаторов импульсов объединены междусобой50На чертеже изображена принципиальная схема устройства,Устройство включает в себя счетные триггеры 1,1+1,7 в микросхемномисполнении, которые совместно с транзисторами 2.1-2.7 и переменными резисторами 3.1-3.7 образуют иормализаторы амплитуды импульсов дифференциальных дискриминаторов, дозирующие конденсаторы 4,1-4,7 и набор полупроводниковых диодов, образующие частотнотоковые преобразователи, а также интегрирующие контуры, включенные междуинвертирующими входами и выходами опе,рационных усилителей 5,6,7 и состоящие из конденсаторов 8-10 и резисторов 11.1-11.5, 12,1-12.5 и 13.1-13.5. Выбор необходимого резистора осуществляют переключатели 14-16 диапазона.Триггер 1.1 подключен к выходу первого диФференциального дискриминатора, настроенного на энергию гамма- квантов в области 1,46 мэВ (линия изотопа 40 К/, триггеры 1.2,1.4 и 1.7 - к выходу. второго дискриминатора настроенного на знегрию в области 1,75 мзВ/линия семейства О), триггеры 1,3,1,5 и 1,6 - к выходу третьего дискриминатора, настроенного на энергию в области 2,62 мэВ (линия семейства ТЬ). Первый интегрирующий контур (конденсатор 8 и один из резисторов 11,1-11,5) через систему диодов, доэирующие конденсаторы 4,1- 4.3,. переменные резисторы 3.1-3.3 и соответствующие нормализаторы амплитуд импульсов соединен с выходами трех дифференциальных дискриминаторов, причем диоды включены таким образом, что импульсы на конденсатор 8 подаются от первого и третьего дискриминаторов в отрицательной полярности, а от второго - в положительной. Второй интегрирующий контур (конденсатор 9 и один из резисторов 12.1-12,5) аналогичным образом подключен к выходам двух дифференциальных дискриминаторов (второго и третьего)Импульсы от Второго дискриминатораподаются на конденсатор 9 в отрицательной полярности, а от третьегб - в положительной. Включение третьего интегрирующего контура (конденсатор 10 и один из резисторов 13.1-13,5) такое же, как второго, с той лишь разницей, что за счет соответствующего соединения диодов импульсы от третьего дискриминатора поступают в контур в отрицательной полярности, а от второго - в положительной.Устройство работает следующим образом.В калиевом счетно-решающем канале электрические импульсы от первого, второго и третьего дифференциальных дискриминаторов с частотами И, й и ИЭ соответственно поступают на триггеры 11-1.3, которые преобразуют их в сигналк типа квадратной волны. Транзисторы 2.1-2.3 на выходе триггеров работают в ключевом режиме, что дозволяет стабилизировать амплитуду сигналов.Отформированные сигналы снимаются с движков переменных резисторов 3.1-3.3 и через доэирующие конденсаторы 4.1-4.3 и систему диодов подаются на интегрирующий контур, причем импульсы от первого м третьего дискриминаторов (17 и 19) приносят на конденсатор 8 отрицательные заряды, а импульсы от второго дискриминатора (18) - положительные. В установившемся режиме напряжение на выходе785821 формула изобретения усилителя 5 определяется средним значением частот импульсов 17,18, 19, количеством электричества, передаваемым каждым импульсом в интегрирующий контур, и сопротивлением резистора утечки, выбранного из числа 11.1-11.5 переключателем 14.Количество электричества, передаваемое импульсами в интегрирующий контур, зависит от емкости дозирующих конденсаторов 4.1-4.3 и плавно регулируется резисторами 31-3,3 в процессе настройки схемы. В результате напряжение на выходе канала оказывается аналогом концентрации в породах и рудах, окружающих детектор излучения. 15Резистор утечки 111 имеет максимальное сопротивление, поэтому при включении переключателя 14 в верхнее по схеме положение счетно-решающий канал имеет максимальную чувствитель-.Щ ность и ширина диапазона Л=1. При изменении положения переключателя 14 ширина диапазона возрастает во столько раэ, во сколько сопротивление резистора, подключенного к конденсатору 8 меньше, чем сопротивление резистора 11.1, Одновременно с изменением диапазонов автоматически изменяется постоянная времени интегрирующего контура, каждый раэ приобретая оптимальное значение. Переключение диапазонов в калиевомканале происходит независимо и невлияет на параметры других счетнорешающих каналов,Урановый и ториевый счетно-решающие каналы работают аналогично калиевому каналу с той лишь разницей, чтов интегрирующие контуры поступают только импульсы от второго и третьего диф Ференциальных дискриминаторов 18 и19 со средней частотой и соответствующей полярностью. Настройка каналовосуществляется резисторами 3.4-3.7таким образом, что напряжение на выходе усилителей б и 7 оказываетсяаналогом концентрации Ч и Ти в горных породах. Переключение диапазоновв постоянных времени производится переключателями 15 и 16 также, как вкалиевом канале,Использование предлагаемого аналогово счетно-решающего устройства всоставе каротажного гамма"спектрометра дает возможность осуществлять непрерывную запись на диаграммной лен- И те как кларковых, так и рудных концентраций радиоактивных элементов в процессе гамма-спектрального каротажа скважин, повысит производитель-ность работ и позволит довести точность получаемых результатов до уровня требований, предъявляемых к лабо-. раторному анализу порошковых проб на О,Ти и КПовышение производительности труда определяется следующим. Для получения высококачественных результатов каротажа необходимО соблюдение условий Ч 7 4 150 с.м/ч, где Ч скорость каротажа, м/ч;-постоянная времени регистратора, с. Как покаэывают расчеты, подтвержденные опытом работ, для рудных интервалов значение С может быть уменьшено в 8-10 раз посравнению с безрудными. Поэтому для интервалов с высокой радиоактив-, ностью скорость каротажа и соответственно производительность работ может быть повьааена в 8-10 раз по сравнению с устройством-прототипом, настроенным иа исследование пород с низкой радиоактивностью.По сравнению с каротажным спектометром без счетно-решающего устройства предлагаемое изобретение позволит сократить затраты времени на обработку диаграммных лент в 5 и более раэ. Аналоговое счетно-решающее устройство каротажного гамма-спектрометра, содержащее и нормалиэаторовимпульсов, и частотно-токовых преобразователей, сумматоры выполненына интегрирующих контурах и операционных усилителя, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, входы частотно-токовых, преобразователей подключены к выходам соответствующихвормализаторов импульсов, а их выходы - к входам соответствующих сумматоров, при этом входы соответствующих вормалнэаторов импульсов объединены между собой.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США Ф 3976878,кл. 250-253, 1976.2. Патент СШЛ В 3940610,кл. 250-253, 1976 (прототип),785821 ф П Составитель Е. ДанилиньТе А. Ач Ко ректор С. Цо ет ов кт е а о С,акаэ 8836 5 Тираа 019.Государственного каелам нэобретений и оМосква йРа с 113 ПодписноеНИИПИ митета СССРпо д ткрытий035 каи наб. д. 4 5пиал ППП Патент", г. Уагород, ул, Проектная, 4