Гравиметр

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ ВТОРСНОМУ СВИД(71) Азербайджанский инстии химии им. М. Азизбекова(прототип),(54) (57) ГРАВИМЕТР, содержащий чувствительный элемент, датчик положениячувствительного элемента, блок стабилизации среднего положения чувствительного элемента, микродвигатель,блок управления микродвигателем, вклчающий блокировочный ключ, возвратныключи и регулятор, первый вход которого связан с первым выходом блокастабилизации среднего положения чувствительного элемента, импульсныйдатчик, связанный со счетчиком, иблок питания, о т ли ч а ю щ и йЯО 1166041с я тем, что, с целью повьпдения точности измерения, в него дополнительно установлен блок стабилизации чувствительности, включающий усилительс цифровым управлением, выход которого связан с входом блока стабилизациисреднего положения чувствительногоэлемента, вторым входом регулятора ис входами устройств выборки хранения, .управляющий вход - с выходом реверсивного счетчика, а вход с датчикомположения чувствительного элемента и одним из входов блока управлениямикродвигателем, другой вход которого связан,с импульсным датчиком, атри выхода соединены соответственнос управляющими входами двух устройстввыборки-хранения и со счетным входомреверсивного счетчика, управляющийвход которого связан с выходом второго сравнивающего устройства, один извходов которого связан,с источникомэталонного напряжения, а другой -с выходом первого сравнивающегоустройства, два входа которого соединены соответственно с выходами уст"ройств выборки-хранения,1 11660Изобретение относится к гравиметрическим измерениям в скважинах иможет быть применено в телеуправляемых гравиметрах,Известен скважинный гравиметр, 5в котором применена автоматическаякомпенсация относительных измеренийсилы тяжести Г 1.Недостатком гравиметра являетсянизкая точность работы в условиях 10сейсмических помех.Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является гравиметр, содержащий чувствительный элемент, датчик положения чувствительного элемента, блок стабилизациисреднего положения чувствительногоэлемента, микродвигатель, блок управления микродвигателем, включающий блокировочный ключ, возвратные 20ключи и регулятор, импульсный датчик,связанный со счетчиком, и блок питания 2Недостатком известного гравиметра является низкая точность измерения из-за нестабильности чувствитель.ности прибора в процессе каротажаскважины, Эта нестабильность связана с тем, что чувствительность гравиметра сильно зависит от наклона 30прибора и даже незначительные отклонения положения прибора от горизонтального вызывают значительные изменения сигнала на выходе датчикаположения чувствительного элемента,Это обстоятельство значительно уменьшает диапазон амплитуд сейсмопомех,при которых гравиметр работоспособенСкважинные испытания показывают изменения чувствительности в 3-5 раз относительно исходно установленной величины. Кроме того, изменение динами.ческого диапазона сигнала, подаваемого с выхода датчика положениячувствительного элемента в качествеобратной связи на вход регулятора,нарушает желаемую характеристикуплавного подвода чувствительного элемента к нулевому положению, что также снижает точность измерений, 50Цель изобретения - повышение точности измерения гравиметра,Указанная цель достигается тем,что в гравиметр, содержащий чувствительный элемент, датчик положения, 55чувствительного элемента, блок стабилизации среднего положения чувствительного элемента, микродвигатель,41 2блок управления микродвигателем,включающий блокировочный ключ, возвратные ключи ирегулятор, первыйвход которого соединен с первымвыходом блока стабилизации среднегоположения чувствительного элемента,импульсный датчик, связанный со счетчиком, и блок питания, дополнительно установлен блок стабилизации чувствительности, включающий блок управления, два устройства выборки - хранения, два сравнивающих устройства,источник эталонного напряжения, реверсивный счетчик и усилитель с цифровым двоичным управлением, причемвыход последнего связан с входомблока стабилизации среднего положения чувствительного элемента, вторымвходом регулятора и с входами устройств выборки-хранения, управляющийвход - с выходом реверсивного счетчика, а вход - с датчиком положениячувствительного элемента и одним извходов блока управления микродвигателем, другой вход которого связанс импульсным датчиком, а три выходасоединены соответственно с управляющими входами устройств выборки-хранения и со счетным входом реверсивного счетчика, управляющий вход которого связан с выходом второго сравнивающего устройства, один из входовкоторого связан с источником эталонного напряжения, а другой - с выходом первого сравнивающего устройства,два входа которого соединены соответственно с выходами устройств выборкихранения.На фиг. 1 приведена блок-схемагравиметра; на фиг, 2 - блок стабилизации чувствительности гравиметра,Гравиметр содержит чувствительныйэлемент 1, датчик 2 положения чувствительного элемента, блок 3 стабилизации чувствительности, блок 4 стабилизации среднего положения чувствительного элемента, блок 5 управлениямикродвигателем, включающий возвратные ключи 6 и 7, блокировочный ключ 8,регулятор 9 и микродвигатель 10, импульсныи датчик 11, счетчик 12, блок13 питания,Блок 3 стабилизации чувствительности гравиметра содержит блок 14управления, устройства 15 и 16 выбор.ки-хранения, сравнивающие устройства17 и 18, источник 19 эталонного напряжения, реверсивный счетчик 20 иусилитель 21 с цифровым двоичнымуправлением. Скважинная и наземнаячасти гравиметра соединены жилами22 и 23 и броНей 24 кабеля, Чувствительный элемент 1 гравиметра связан 5с первым входом блока 3 стабилизациичувствительности и валом микродвигателя 10, имеющего импульсный датчик11 числа оборотов, соединенный сосчетчиком 12 жилой 23 кабеля. Микродвигатель 10 подключен к блоку 13питания жилой 22 кабеля с одной стороны - через возвратные ключи 6 и 7,с другой - через блокировочный ключ8 и регулятор 9. Второй вход последнего и вход блока 4 стабилизациисреднего положения чувствительногоэлемента соединены с выходом блока 3стабилизации чувствительности, второй вход которого соединен с выходом датчика 2 положения, Входы возвратных ключей 6 и 7 связаны-с вто-.рым выходом блока 4 стабилизации среднего положения маятника, а вход блокировочного ключа 8 и второй входрегулятора - с его первым выходом,Выход усилителя 21 с цифровым двоичным управлением, соединенный с входом устройств 15 и 16 выборки-хранения, является одновременно выходом ЗОблока 3 стабилизации чувствительности, первым входом которого .являетсяпервый вход блока 14 управления,а второй вход составляют соединенныеВход усилителя 21 с цифровым двоич- . 35ным управлением и второй вход блока14 управления, один из выходов которого связан с входом реверсивногосчетчика 20, а два других - соответ.ственно с управляющими входами устройств 15 и 16 выборки-хранения,.вы-ходы которых соединены соответственно с двумя входами сравнивающегоустройства 17, выход которого связанс вторым входом сравнивающего устрой"45ства 18, первый вход которого подключен к источнику 9 эталонного напряжения, а выход - к управляющемувходу реверсивного счетчика 20,Гравиметр работает следующим образом.В исходном состоянии чувствительный элемент 1 находится в горизонтальном (нулевом) положении. На выходе датчика 2 положения чувствительного элемента и на выходе усилителя 21 с цифровым двоичным управлением напряжение равно нулю. В этомсостоянии на обоих выходах блока 4 стабилизации среднего положения чувствительного элемента присутствуют "нули", ключи 6-8 и регулятор 9 заперты, микродвигатель 10 не вращается. На всех трех выходах блока 14 управления, как и на выходе устройств 15 и 16 выборки-хранения, на выходе сравнивающего устройства 17 и на выходе реверсивного счетчика 20 имеются "нули", Источник 19 эта- лонного напряжения включен на вход сравнивающего устройства 18, в силу чего на выходе последнего присутст- вует "+1". Коэффициент усиления уси- лителя 21 с цифровым двоичным управ- лением равен постоянной, заранее установленной величине К. При увеличении силы тяжести на выходе датчика 2 положения чувствительного элемента появляется напряжение положительной полярности, которое через усилитель 21 с цифровым двоичным управлением, поступает на второй вход регулятора 9 и на вход блока 4 стабилизации среднего положения чувствительного элемента, на втором выходе которого по-прежнему остается "0", а на первом выходе появляется "1", которая открывает блокировочный ключ 8 и подготавливает к работе регулятор 9, Положительное напряжение на втором входе последнего способствует его открыванию. Микродвигатель 10 начинает вращаться в том направлении, при котором чувствительный элемент поднимается в исходное положение. При этом на первыи вход блока 14 управления поступают синхронизирующие импульсы от импульсного датчика 11. Начиная с момента времени г. сигнал на выходе датчика 2 положения чувствительного элемента удовлетворяет следующим условиям:0 НСоответствие характера сигнала в момент времени с указанным условиям определяется блоком 14 управления, на выходах которого с этого времени формируются импульсы, управляющие работой всего блока 3 стабилизации чувствительности. Устройства 15 и 16 выборки-хранения поочередно переключаются в режим отслежи 1166041вания сигнала на выходе усилителя 21с цифровым двоичным управлением, причем переключение устройства 15 выборки-хранения в режиме отслеживанияпроисходит в момент прихода на егоуправляющий вход первого, следующего равления. Во время действия управляющего импульса напряжения на выходе устройства 15 выборки-хранения повторяет сигнал на выходе усилителя 21 с цифровым двоичным управлением, чтообуславливает появление такого женапряжения на выходе сравнивающегоустройства 17, превышающего по величине источник 19 эталонного напряжения, вследствие чего на выходе сравнивающего устройства 18 появляется"1", В момент окончания действия управляющего импульса устройство 15выборки-хранения запоминает мгновенное значение напряжения на выходе уси30лителя 21 с цифровым двоичным управлением. Переключение устройства 16выборки-хранения в режиме отслежива ния происходит по приходу на его управляющий вход второго управляющего импульса длительностьюв момент,совпадающий с моментом появления второго синхроимпульса, причем во время действия второго управляющего импульса происходит следующее: напряжение на выходе устройства 16 выборки-хранения повторяет сигнал на выходе усилителя 21 с цифровым двоичным управлением, и на выходе сравнивающего устройства 17 образуется сигнал абсолютной разности напряженияна выходе устройства 16 выборки-хранения и напряжения, хранимого в устройстве 15 - д У, превьппающий по величине источник 19 эталонного напряжения, вследствие чего на выходе сравнивающего устройства 18 остается "1",и в момент прихода импульса на вход реверсивного счетчика 20, отстоящий от момента начала действия второго управляющего импульса на половину его длительности7 /2), коэффициент К усиления усилителя 21 с цифровым двоичным управлением уменьшается на величину дК, вследствие чего уменьшается величина сигнала на его выходе, В момент окончания действия второго управляющего импульса устза моментом времени С управляющегоимпульса длительностью 7, переднийфронт которого совпадает с синхроимпульсом на первом входе блока 14 уп ройство 16 выборки-хранения запоминает мгновенное значение сигнала навыходе усилителя 21 с цифровым двоич- .ным управлением. С приходом последующих синхроимпульсов в блоке 3 стабилизации чувствительности происходят процессы, аналогичные описаннымвыше, в результате чего к моментуприхода шестого синхроимпульса коэффициент усиления усилителя 21 с цифровым двоичным управлением уменьшается до величиныК= К - 4 ЛК,а во время прихода шестого синхронизирующего импульса сигнал абсолютнойразности на выходе сравнивающегоустройства 17 сравнивается по величине с источником 19 эталонного напряжения и на выходе сравнивающего устройства 18 появляется "0", в результатечего коэффициент усиления усилителя21 с цифровым двоичным управлениемостается без изменений. По мере приближения чувствительного элемента 1к исходному положению скорость вращения микродвигателя 10 уменьшаетсяиз-за уменьшения величины сигнала навыходе датчика 2 положения, и к моменту прихода седьмого синхроимпульса чувствительный элемент 1 возвращается в исходное положение,Таким образом, в процессе установки чувствительного элемента 1 висходное положение происходит компенсация изменений механической чувствительности гравиметра путем изменения коэффициента усиления усилителя 21 с цифровым двоичным управлением.При уменьшении силы тяжести навыходе датчика 2 положения появляется напряжение отрицательной полярности, которое через усилитель 21с цифровым двоичным управлением поступает на вход блока 4 стабилизации среднего положения чувствительного элемента, на первом выходе которого.появляется "0", а на втором -"1". Сигнал "1" с второго выхода бло.ка 4 стабилизации среднего положения чувствительного элемента открывает возвратные ключи 6 и 7, Иикродвигатель 10, вращаясь с постоянной скоростью, переводит чувствительный элемент 1 через исходное положение в тяжелую сторону вследствие временной задержки сигнала "-1" на втором выходе блока 4 стабилизации среднегоположения чувствительного элемента после прохождения чувствительным элементом 1 исходного положения.При этом изменения коэффициента усиления усилителя 21 с цифровым двоичным управлением не происходит, так как не удовлетворяются условия (1). По окончании действия временной задержки чувствительный элемент 1 возвращается в исходное положение: 0 описанным выше образом.Подвод чувствительного элемента 1 в исходное положение в Условиях воздействия низкочастотной помехи осуществляется посредством выработки уп равляющих сигналов на выходе блока 4 стабилизации среднего положения чувствительного элемента, соответствующих динамике работы гравиметра описанных выше режимов подвода чувствительногоэлемента 1 к нулевому положению, но соответствующих также среднему положению чувствительного элемента 1,Стабилизация чувствительности в этомслучае осуществляется описанным выше образом, так как частота следования синхроимпульсов во много раз превышает частоту низкочастотной помехи.Отсчет числа оборотов вала микродвигателя 10 производится при помощисчетчика 12, соединенного с импульсным датчиком 11,Введение блока стабилизации чувствительности в гравиметр дает возмож ность расширения диапазона амплитуд сейсмопомехи, при которых гравиметр работоспособен, позволяет достичь желаемой характеристики управления, что обеспечивает повышение точностиустановки чувствительного элементав исходное положение./ Тираж 748ВНИИПИ Государственногопо делам изобретений и13035, Москва, Ж, Рауш Заказ 4306 40 сно д. 4 ая Патент", г. Ужгород, ул. Проектна едактор Т. Кугрышева Поета СССРытий