Способ фиксации базового уровня импульсного сигнала и устройство для его осуществления

(19) И 51) 4. С О 1 Т 7/00, С О 1 Ч 5/ 33 й 8 . ЯЯ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ:с.тит и тво ССС976.о СССР1974 БАЗОВОГО УРОВН УСТРОЙСТВО ередачи инремен ульсо ние интерваловформационных имДанный спосо сит ся к я Изобретение отнэлектронике, а име о к каротажным кии информациет выделятотока най помехиия законания потокаой сигналном нейтрон" зв аммаспектрометричнно-измерительнымщим с импульснымиателями. овско ы пуассо азисинусески без импулфонепракт системам, работ нейтронными иэл идальн скаже амплитудного распредел импульсного потока, Та Целью изобретенение точности эа является повет подавления импульяхин,имеет место п ном каротаже огда на им квазисинусоидально номе т ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) 1. Авторское свидетельУ 529539, кл, С 01 Т 7/00,2. Авторское свидетельстУ 1082154, кл. С 01 Ч 5/04,(54) СПОСОБ ФИКСАЦИИ ЯИМПУЛЬСНОГО СИГНАЛА ИДЛЯ ЕГО ОСУПЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к ядернойэлектронике, а именно к каротажнымгаммаспектрометрическим системамс импульсными нейтронными излучателями. Цель изобретения - повышениеточности эа счет подавления квазисинусоидальной помехи. В устройство,введена цепь из последовательно сое-,диненных дифференцирующего.усилителяи блока выборки - хранения, вход ко-торой подключен к выходу интегрирующего усилителя и выход - к входу интегрирующего усилителя через введенный эамыкаемый контакт управляемого ключаСигнал на выходе дифференцирующего усилителя и на прямом входе операционного усилителя 8 будет повторять сигнал помехи, а помеха на выходе последнего будет прак" тически отсутствовать, при этом дифференцирующий усилитель вычисляет производную входного сигнала, т.е. осуществляет прогноз помехи, а это значение запоминается в блоке выборки - хранения, При поступлении на вход информационного сигнала замыкается замыкаемый контакт управляемого ключа, при этом спрогнозированное значение помехи с выхода бло ка выборки - хранения поступает на прямой вход операционного усилителя и вычитается иэ входного сигнала, содержащего информационное сообщение и помеху, что позволяет подавить квазисинусоидальную помеху и снизить искажение амплитудного спектра информационного сигнала, 2 с,п, ф"лы, 2з13640пульсный поток (передаваемый по одной нз жил каротажного кабеля) накладываются квазисинусоидальная наводка, обусловленная питанием импульсного нейтронного излучателяпеременным потоком по двум остальнымжилам кабеля.Необходимость устранения искажений амплитудного распределения передаваемого импульсного. сигнала обусловлена тем обстоятельством, что внем содержится информация об энергетическом распределении гамма-квантов, возбуждаемых нейтронным импульсом в веществе околоскважинногопространства. При непосредственнойрегистрации многоканальным амплитудным анализатором указанного информационного импульсного сигнала, его 20амплитудное распределение будет"размыто" квазисинусоидальной помехой, что не позволит выделить пикифотопоглощения исследуемого гаммаизлучения, а следовательно, не дает 25возможности производить качественныйи количественный анализ элементогосостава вещества околоскважинногопространства. Для сохранения амплитудного спектра передаваемого импульсного сигнала компенсация помехидолжна осуществляться для каждогоиэ передаваемых импульсов, причемиэ амплитудного значения импульсадолжно вычитаться не усредненноезначение помехи (равное нулю в данном, случае), а ее прогнозируемоереальное значение,На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства для фиксации 40базового уровня импульсного сигнала,.а на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.Устройство содержит входную шину 1, разделительный конденсатор 2,согласующий резистор 3, дифференцирующий усилитель 4, операционныйусилитель 5, блок выборки хранения6, блок задержки 7, управляемыйключ 8, интегрирующий усилитель 9и блок формирования импульсов бло"кировки 10.Разделительный конденсатор 2,один вывод которого является входомустройства и подключен к входной 55шине 1, подключен другим выводомчерез согласующий резистор 3 к общей шине (на чертеже позицией необозначена) и к ннвертнрующему вхо 14аду операционного усилителя 5, выходкоторого подсоединен через блок,формирования импульсов блокировки 10к управляющему входу управляемогоключа 8 и через последовательно соединенные блок задержки 7 и раэмыкаемый контакт управляемого ключа 8 квходу интегрирующего усилителя 9,подключенного к прямому входу операционного усилителя 5 и через дифференцирующий усилитель 4 " к информационному входу блока выборки-хранения 6, управляющий вход которогосоединен с управляющим входом управляемого ключа 8, а выход подклю.чен через замыкаемый контакт управляемого ключа 8 к входу интегрирующего усилителя 9,Блок формирования импульсов блокировки 1 О содержит входной резистор 11, подключенный к инвертирующему входу операционного усилителя 12,Анод диода 13 и катод диода 14 соединены с выходом операционного усилителя 12, а катод диода 13 и аноддиода 14 через резисторы 15 и 16сортветственно, подключены к инвертирующему входу операционного усилителя 12, прямой вход которого соединен с общей шиной, Катод диода 13и анод диода 14 подключены к прямомувходу комцаратора 17 и к инвертирующему входу компаратора 18 соответственно, Инвертирующий вход компаратора 17 и прямой вход компаратора 18соединены с клеммами 19 и 20, на которые подаются опорные уровни положительного и отрицательного напряжений соответственно, меньшие по абсолютной величине минимальной амплитуды информационных импульсов напряжения, При появлении на входе блокаформирования импульсов блокировки 10положительного импулъса срабатываеткомпаратор 17, а при появлении отрицательного - компаратор 18. Положительные импульсы компараторов 17 н18 объединяются в элементе ИЛИ 21,выходной сигнал .которого запускаетодновибратор 22, длительность выходного импульса которого выбираетсянесколько большей (на время задержкив блоке задержки 7) длительности,информационных импульсов напряжения,На выходах 23 и 24 блока формирования импульсов блокировки 10 возникают соответственно разделенные по.ложительные и"отрицательные информа- - А (е)дс.К СКд, Сдз 5 13 ционнве импульсы, которые подаются далее на обработку в дифференциальные амплитудные анализаторы, На выходах 25 и 26 появляются положительные импульсы, свидетельствующие о принадлежности очередного импульса первому (выход 25), либо второму (выход 26) информационному каналу (детектору).Блок задержки 7 задерживает информационные импульсы на время срабатывания управляемого ключа 8 и предотвращает их прохождение на вход интегрирующего усилителя 9.На фиг. 2 изображены следующие сигналы: на диаграмме 27 . - квазисинусоидальная помеха на входной шине 1; на диаграмме 28 - информационный импульсный сигнал на входной шине 1; на диаграмме 29 - сигналы на выходе блока формирования импульсов блокировки 10; на диаграмме 30 - импульсы сигнала помехи, возникающие на выходе операционного усилителя 5 при прохождении информационных импульсов напряжения и складывающиеся по амплитуде с последними; на диаграмме 31 - импульсы компенсации прогнозируемого сигнала помехи, вычитающиеся из суммы сигнала и помехи на выходе операционного усилителя 5.Устройство работает следующим образом.В отсутствие информационных импульсов управляемый ключ 8 находится в положении, указанном на фиг, 1. При этом устройство восстанавливает базовый уровень и компенсирует квазисинусоидальную помеху А(1:) с пос тоянной времени= К ,Сд/К, где Кд, и Сд сопротивление и емкость элементов соответственно резистора и конденсатора интегрирующего усилителя 9, а К - коэффициент усиления операционного усилителя 5 по первоК,. зму входу, причем К = - в . При досК 51таточно высоком быстродействии устройства фиксации базового уровня (7( Т, где Т - период квазисинусоидальной помехи) помеха на выходе операционного усилителя 5 будет практически отсутствовать, а сигнал на прямом входе операционного усилителя 5 и на входе дифференцирующего усилиК теля 4 с коэффициентом будетК + повторять сигнал помехи А(С). Диф 64014 6ференцирующий усилитель 4 вычисляетпроизводную входного сигнала, т,е.осуществляет линейный прогноз изменения сигнала помехи. При этом напряжение на его выходеКЦ = К С А . Пусть в момент С появился очеред ной информационный импульс (диаграмма 28 на фиг. 2), при этом поддействием выходного импульса блокаформирования импульсов блокировки10 длительностью ф (диаграмма 29на фиг, 2) замкнется на время действия импульса эамыкаемый контакт управляемого ключа 8. Одновременно вблоке выборки - хранения 6 будетзафиксированоф (на время 9) напряже ние ц --- К С А(Е).К+ 1 43 Ф Это напряжение поступает на вход интегрирующего усилителя 9, на выходе которого напряжение будет изменяться по закону ц (г. + Ьт) щ -- -А + К К К+1 " К+1где 0 аде(у35При условии К,5 С 4 = К, С .сигнал компенсации прогнозируемой помехи на выходе операционного усилителя 5 будет иметь вид (диаграмма 4031 на фиг. 2); ц-(Сс) + Ьй СА(1;+ А (1)дФК В это же время сигнал помехи навыходе операционного усилителя 545(диаграмма 30 на фиг. 2)Алгебраическая сумма значений сиг нала помехи и сигнала компенсации навыходе операционного усилителя 5 имеет вид: ЬЦ(й;+ ЬЕ) =.Ц ( +И) + Ц(С+ ЬЕ)=555 ьКГА(й+ А (С)ЬС - А(С+ Ь С)Разлагая последний член в квадратныхскобках в ряд Маклорена и ограничи 1364014ваясь квадратичным членом разложения, получаем д 11(й+ Ьг.)-А (с;) (Дг) Если А(г.) = Азз,пой, то ДЦ(Е;+ а) - ЬЕ) апьЕСАо е2 10 2При отсутствии компенсации прогнозируемого значения помехи, что имеет местов прототипе, погрешность фик,сации базового уровня будет обусловлена в основном линейным членом разложения, т.е. 1 ДБИ;+ дЕ)1 - А(Е- А(С+ Ьй )1- 20 й 1 А (й; ) дС А,иМ созыв 1А ОВ1, Способ фиксации базового уровня импульсного сигнала, состоящий в том, что производят компенсацию помехи в интервалах между импульсами информационного сигнала,путем вычитания .из текущего значения помехи сигнала, пропорционального измеренному ее значению, о.т л и ч а ю " щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, в момент прохождения 40 45 Поскольку в.реальных условиях ьо =2 71 ,10 зс- а 9 = 10 с, то предлагаемое устройство обеспечивает подавление синусоидальной помехи А(С) по сравнению с прототипом в 2ру й 32 (раза), а подавление реально воздействующей квазисинусоидальной помехи обеспечивается более, чем на порядок.Формула изобретения35 импульсов информационного сигнала для вычитания используют сигнал, спрогнозированный по значению помехи в интервале между импульсами информационного сигнала.2. Устройство для фиксации базового уровня импульсного сигнала, содержащее разделительный конденсатор, один вывод которого является входом устройства, операционный, усилитель, элемент задЕржки, общую шину, интегрирующий усилитель, блок формирования импульсов блокировки, первый и второй выводы которого являются соответствующими выходами устройства, управляемый ключ с размыкаемым контактом и согласующий резистор, один вывод которого соединен с общей шиной и другой вывод подключен к другому выводу разделительного конденсатора и к инвертирующему входу операционного усилителя, подсоединенного выходом к входу блока формирования импульсов блокировки.и через последовательно соединенные элемент задержки и размыкаемый контакт управляемого ключа к входу интегрирующего усилителя, выход которого подключен к прямому входу операционного усилителя, а третий выход блока формирования импульсов блокировки соединен с управляющим входом управляе- .мого ключа, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, в непо введены дифференцирующий усилитель и блок выборки - хранения, а управляемый ключ выполнен двухполюсным и снабжен замыкаемым контактом, подсоединенным входным выводом к выходу блока выборки хранения, управляющий и информационный входы которого подключены соот-, ветственно к выходам блока формирования импульсов блокировки и дифференцирующего усилителя, подсоединенного входом к выходу интегрирующего .усилителя.136404 Составитель В. Костюхи Техред М.Иоргентал актор Н. Коляда орректор Т, Ко Заказ 4901 одписн аХ Государственного комитета по .изобретениям и открытиям 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 ГКНТ СС НИИПИ емцов оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина 10