Регистратор фазокорреляционных диаграмм

Ъ ,1.ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик о 1748317 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) Приоритет С 01 Ч 1/40 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытий(71) Заявитель Сибирская геофизическая экспедщия(54) РЕГИСТРАТОР ФАЗОКОРРЕЛЯЦИОННЫХДИАГРАММ Изобретение относится к устройствам для регистрации информации акустического каротажа АК) в форменепрерывных фаэокорреляционных диаграмм и может быть использовано прискважичных сейсмоакустических исследованиях.Известно устройство для записи информации АК на фотоносителе в форме 1 О непрерывной фаэокорреляционной диаграмм (ФКД) методом переменной плотности (11, Регистратор включает всебя модулируемый по яркости электроннолучевой индикатор (ЭЛИ), оптическую систему для проецирования (ОСП) яркостных меток на фотоноситель, механизм протяжки фотоносителя синхронно с движением скважинного снаряда в масштабе записи диаграм" ьи, датчик скорости каротажа, диафрагму оптической системы, регулируемую выходными сигналами датчика скоростиПри записи ФКД происходит накопление нескольких принимаемых пос-ледовательно сигналов вследствие суперпозиции на фотоносителе накладывающихся друг на друга изображений яркостных меток, спроецированных с экрана ЭЛИ. для чмеиыаения влияния изменения кратности накопления наоптическую плотность почернения фотоносителя, что приводит к снижениючеткости и разрешенности записи икак следствие - точности. измерения,выходной сигнал датчика скоростидвижения лентопротяжного механизмауправляет диафрагмой объектива оптической системы 21Недостатком устройства являетсятрудность обеспечения высокой точности управления механизмом диафрагмирования при широком диапазоне изменения кратности накопления, чтоприводит к появлению ошибок измерения кинематических параметров упругихч 1 олнУстройство требует применения специальных регулируемых диаф"рагм, что усложняет оптическую систему проецирования изображения. Кроме того, наличие подвижных механических элементов передачи движения кдиафрагме, а также многократных перестроек механизма диафрагмированияв аппаратуре, предназначенной дляэксплуатации в полевых условиях,приводит дополнительно к снижениюточности измерения и .надежностйрабо.ты,ь,: .АНаиболе близким к предлагаемомуТЕХНИЧЕСКОМУ РШЕНИЮ ЯВЛЯ ГСЯ УСТройство регистрации ФКД, которое содержит модулируемый по яркостиЭЛИ, ОСП яркостных меток, механизм прОтяжки фотонОсителя синхронно с движением скважинногоснаряда в масштабе записи диаграммы,формирователь сигналов за.иси ФКДстандартной длительности и амплитуды,,датчик скорости каротажа, сумматорсигналов записи ФКД и регулировкиамплитуды подсвета 3) Подобными регистраторами снабжены для записи ФКДотечественные станции типа ЛАК,Звук,АКН. В этих устройствах для получениякачественных диаграмм при изменениикратности накопления в зависимости отскорости протяжки фотоносителя регулирайт амплитуду подсвета и ток лучаэлектроннолучевой трубки (ЭЛТ),соответствующим образом калибруя шкалы регулировок, При К-кратной суперпозиции экспозиций Э, сообщаемых фотоносителю при каждбм засвете, суммарная экспозиция Э равнакЭ=2.;Э =КЭ.25Выбором соответствующего положениярегулировок подсвета и яркости лучастремятся реализовать зависимостьЭ,. = У к) =э к.ЗОПри этом оказывается что Э =Э,т,е, экспозиция становится независимой от кратности накопления, Здесьэо - значение экспозиции, обеспечивающей получение необходимой для качественной интерпретации ФКД оптическойплотности записи на фотоносителе, Калибровка шкал регуляторов яркостиЭЛТ определяется модуляционной характеристикой трубки, т,е, зависимостьюяркости свечения экрана Я Э от задающего ток катода напряжения,Я =КОгде 4" 7- коэффициент, характериэующий нелинейность модуляционной характеристики, В большинстве случаев=2,5.Недостатком устройства являетсяснижение точности измерения при больших вариациях кратности накопления,связанное с видом модуляционной характеристики,ЭЛТ от экземпляра к экземпляруимеют большой разброс модуляционных 55характеристик и меняются со временем.К тому же ЭЛТ по виду зависимостиЯ = Г(11) не аттестуются, Это делает производимую калибровку шкал регуляторов весьма неточной, 60 Нелинейность модуляционной характеристики ЭЛТ приводит к увеличению в г 3. раэ ошибки установки требуемой яркости трубки, вызываемой погрешностью подаваемого на модулятор напряжения:Яэг- - уЯ 0 где ь Б/П - относительная ошибка, вызванная неточностьк калибровки шкалы, погрешностьюработы датчика скорости ии т,д,Целью изобретения является повышение точности измерения кинематическихпараметров акустических импульсов инадежности работы регистратора.Цель достигается тем, что выходдатчика скорости каротажа подключенк преобразоВателю скорости в кратность, выход преобразователя черезблок имитации яркости однократногозасвета экрана индикатора соединенс одним извходов схеью сравнения,перед экраном индикатора установленфотоприемник считывания яркости эталонного пятна, выход которого соединен с другим входом схемы сравнения,а ее выход через блок формированияэталонного пятна переменной яркостисоединен со входом сумматора,На фиг. 1 представлена блок-схемарегистратора фазо-корреляционныхдиаграмм; на фиг. 2 - модуляционнаяхарактеристика ЭЛТ и форма подаваемого модулирующего напряжения; нафиг, 3 - пример реализации блока формирования эталонного пятна переменной яркости; на фиг, 4 - графики,поясняющие работу блока формированияэталонного пятна переменной яркости,на фиг, 5 - графики, поясняющие работу регистратора ФКД,Регистратор ФКД содержит модулируеьый по яркости электроннолучевой ин- .дикатор 1, преобразователь 2 скоростикаротажа в кратность накопления,блок 3 формирования эталонного пятнапеременной яркости, фотоприемник 4,блок 5 имитации однократного засветаЭЛТ, схему сравнения б, сумматор 7,датчик 8 .скорости каротажа,Электроннолучевой индикатор 1предназначен для отображения поступающей информации в виде модулированных по яркости меток, Модулятор индикатора соединен с выходом сумматора7, Информация с экрана ЭЛИ проецируется с помощью оптической системына фотоноситель и записывается в виде непрерывных линий фазовой корреляции,Преобразователь 2, соединенный свыходом датчика скорости каротажа,выполнен в виде датчика кратностинакопления (ДКН) и выдает л.гналпропорциональный кратности накопления сигналов на фотоносителе, Датчикреализован в виде Фотоэлектрическогопреобразователя (ФЭП), установленного на валу лентопротяжнО 1 О мханизма,ра импульсов, Сформированные импульсы суммируются затем в сумматоре 12 с сигналом ГСН и поступают на вход сумматора 7, (фиг. 1) . Для прекращения нарастания напряжения ГСН служат11 управляющие команды Конец счетаи Сброс.На фиг, 4 приведены графики, поясняющие перечисленную последовательф.нс ть преобразований: а - сигналы ко 60 я)ирин а Вырезов н э кодирующем ди ске ФЭП равна размеру по Вертикали спроецированной на фотоноситель яркостной отметки ЭЛТ,Размер засвечиваемого на фотоносителе участка (вдоль длинной стороны каротажной диаграмли) можно задавать например, ширинойщелевой диаграмлы, корорую устанавливают поперек диаграмли вблизи поверхности фотоносителя, Длину щели выбирают равной размеру изображения раз - 10верткилуча на экране ЭЛТ, Диск освещается диафрагмируелим пучком светаот строботронов, коммутируеьих счастотой запуска излучателей скважинного снаряда, При такой реализации .ДКН выходной сигнал преобразователя2 представляет последовательностьимпульсов, количество которых равноизмеряемой кратности,Блок 3 ( Бф) предн азн ачен дпя формирования на экране ЭЛТ засвета в 20форме пятна эталонной переменной яркости, Пятно формируется в интервалевремени, априорно свободном от появления полезного сигнала, Блок реализован в виде генератора ступенчатого 25напряжения (ГСН) смещения модуляционной характеристики ЭЛТ с наложениемна каждую ступень импульса подсветастандартизованной длительности и амплитуды, Амплитуда сигнала подсвета 30выбирается равной амплитуде импульсов, подаваеьих на вход регистраторадля записи ФКД (фиг, 1),На фиг. 2 показана форма сигналов .на выходе блока Бф и соответствУющее З 5ей изменение во времени яркости эта-,лонного пятна, ГСН может ыбть выполнен, например, на основе известнойсхем, построенной по принципу преобразования результата последовательного счета импульсов в напряжение спомощью цифроаналогового преобразователя.Пример реализации формирователясигналов переменной яркости показанна фиг, 3, где 9 - генератор ступенчатого напряжения, 10 - дифференцирующая цепь (ДЦ), 11 - стандартизатор импульсов по длительности и амплитуде (СИ), 12 - сумматор,По команденачало счета ф ГСн 50начинает формирование ступенчатогонапряжения, Перепады напряжений каждой ступеньки дифференцируются цепочкой ДЦ и запускают стандартизатор 11,реализуеьий в виде ждущего генерато манды Начало с ета, б - формируелие В ГСН импуль ы прообразу елие В ступенчатое напряжение, в - напряжение на выходе ГСН, г - сигнал командыКонец счета , д - сигнал коландыф Сброс , е - импульсы на выходе ДЦ, ж -импульсы на выходе СИ; з - импульсы на выходе сумматора 12фотоприемник 4 устанавливается перед экраном ЭЛТ, в зоне изображения эталонной отметки переменной яркости и преобразует яркость в пропорциональное ей напряжение, В качестве фотоприемника может быть использован полупроводниковый фотоэлемент, например, фотодиод. Известно, что световая характеристика такого фотоприемника линейна с высокой точностью в широком диапазоне входных воздействий, Поэтому связь между выходным напряжением фотоприемника Уфп и переменной яркостью эталонного пятна на экране электроннолучевой трубки Я выражается зависимостью:фП ф П ПЭТгде К фп - коэффициент пропорциональности. Выход фотоприемника соединен с одним из входов схемы сравнения б (фиг. 1) .Блок 5 имитации (БИ) яркости однократного засвета ЭЛТ предназначен для формирования напряжения, имитирующего по амплитуде сигнал на выходе фотоприемника, идентичного фотоприемнику ФП 4, при яркостипятна, равной Яо/К, где Я - яркость пятна, которой соответствует экспозиция однократного засвета фотоносителя, равная Эо, Блок реализуется в виде делителя опорного напряжения, образованного цифровыми управляемми сопротивлениями (ЦУС) и низкоомным по срав" нению с ЦУС. сопротивлением нагрузки, Амплитуда источника опорного напряжения выбирается равной напряжению на выходе фотоприемника 4 при яркости эталонного пятн а, равной Я, т.е.При К 1 напряжение на выходе блокаимитации равно:Выход блока имитации подключен ко второму входу схели сравнения б,Схема б предназначена для сравнения выходных напряжений фотоприемника 4 и блока 5 и формирования сигнала команды ф Конец счета 1 (фиг. 3)в момент их равенства. Это происходит, когда яркость Я т становитсяравнбй Яо/К, Параметры современных фотоприемников таковы, что определяемая ими амплитуда опорного напряжения- (О = Кфя Я ) может оказаться недостаточной для стабильной работыреализуемой практически схемы блока 5. Поэтому при увеличеиии, П в М раз для неизменности условий срабатывания схемы сравнения б в фотопреемник вводят масштабный усилитель с коэффициентом усиления М, 5Сумлатор 7 предназначен для сложения сигналов записи ФКД, стандартизованных по длительности и амплитуде 7 и напряже ия, вырабатываемого блоком, 5, Он может быть реализован в виде активной или пассивной схемы с общей нагрузкой, Выход сумматора подключен к модулятору яркости ЭЛТРабота регистратора происходит следующим образом, В исходном состоя н ии н а в ход р еги стр атор а подают с я сигналы записи ФКД, стандартизованные по длительности и амплитуде. Напряжение на выходе блока имитации однократного засвета равно (пропорционально) кратности накопления К20 измеренйой в предыдущем .-цикле работы ДКН: Пби; = )фп ЯоК 1Напряжение смещения, вырабатываембе блоком 3, сумьируется с сигналайи записи ФКД в сумматоре 7. На экра не ЭЛТ сформировано эталонное пятно яркости, при которой напряжение Уф1 оказывается равным У, ПоэтомуЧ"пзт( = ЯоКТакую же яркость на экране ЭЛТ создают сигналы записи 30 ФКД: Ясз 1 =Я, . Суммарная экспозиция, сообщаемая фотон осителю яркостной отметкой при К. - кратном накоплейии на фотослое, равна353 = 7 Э. = К . - Р Эки не зависит от кратности.После декодирования следующего показания ДКН на выходе блока 5 устанавливается напряжение ПЕ;+ = ) Я /Кф О По командеСброс(фиг. 3), вырабатываемой, например, ДКН после декодирования измеренной кратности К происходит сброс прежнего значения напряжения смещения на модуляторе яркости ЭЛТ (на выходе блокаЗ), Затем формируется командаНачало счета(фиг. 3), по которой напряжение смещения на модуляторе яркости ЭЛТ и соответствующая ему яркость эталон - ного пятна начинают возрастать, Соответственно увеличивается напряжение на выходе фотоприемника 4, При равенний Пфя П ф на ходе схемы сравнения 6 формируется сигнал командыКонец счета(фиг.З) для окончания дальнейшего увеличения ступенчатого напряжения смещения 3. Так как амплитуда сигналов записи ФКД выбирается равной импульсам под света ЭЛТ, формируемым в блоке 3, то создаваемяе ими отметки на экране ЭЛИ имеют такую же яркость:сэ = "опт. о 1+11+л 4+1 При этом суммарная экспозиция+1ЭРЕ э =к, э К.:э1+ о 1+1-т,е, остается постоянной при изменении кратности,РРабота регистратора ФКД поясняетсяграфиками на фиг. 5: а и б - сигналыкомандСбросиНачало счета,в - напряжение на выходе блока 5при 1 и 1+1 - циклах работы ДКН, гсигналы записи ФКД, д - напряжениена выходе сумматора 7, е - изменениеяркости эталонного пятна и сигналовзаписи ФКД, ж - сигналы командыКонец счет а, Дальнейшая работа реги стратора циклически повторяется с каждым новым декодированием информациис выхода датчика 8 скорости каротажа(см. фи г, 1),Формула изобретенияРегистратор фазокорреляционных дИ- аграмм акустического каротажа,содержащий модулируемяй по яркости электроннолучевой индикатор, соединенный с выходом сумматора, формирователь сигналов записи каротажной диаграмм стандартной длительности и амплитуды, механизм протяжки фотоносителя синхронно с движением скважинного снаряда в масштабе записи диаграмм, оптическуюю си стему проецирования из ображения с экрана индикатора на фотоноситель и датчик скорости каротажа, о т л и ч а ю щ и й с .я тем, что, с целью повышения точности измерения кинематических параметров акустичесРки х импульсов и н адежности работы регистратора, в него введены преобра,зователь скорости в кратность накопления сигналов, блок имитации яркости однократного засвета экрана индикатора, схема сравнения, фотоприемник считывания яркости эталонного пятна и блок формирования эталонного пятна переменной яркости, при этом выход датчика скорости каротажа подключен к преобразователю скорости в кратность накопления сигналов, выход преобразователя через блок имитации яркости однократного засвета соединен с одним из входов схемы сравнения, перед экра-ном индикатора установлен фотоприем" ник считывая яркости, выход которого соединен с другим входом схемы сравнения, а ее выход через блок формированияэталонного пят .а переменной яркости соединен со входом сумматора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Патент США Р 3093810, кл,340-18,196 3. 2, Перельман А,А, и др, Некоторые требования, предъявляемые к аппара10 3. Методические указания по АК (для станции ЛАК - 3) ф ВНИИГеофизика, М., 1974 (прототип)9 748317Фтуре АК типа ЛАК .сб, ГеоФизическая аппаратураф, Недраф, Л вып, 32, 1967, с, 112.. Редактор Н,на 4 Фйлйал ППЙПатентг, Ужгород, у оекта Заказ 5248/2 цНИИПИ Госуда по делам и 113035, Москв