Способ записи аналоговых сигналовскважинной информации

Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 090779 (21) 2793606/18-25 Кл. явкий С 01 Ч 1/ сприсоединение арствеииый комитеСССРаелам изобретенийи открытий 3) Прио ит 5.05.81., Бюллетень Йо Олу Дата ковано 3) УДК 550,83) Заявит ОСОБ ЗАПИСИ АНАЛОГОВЫХ СИГНАЛОВ СКВАЖИННО ИНФОРМАЦИИ(5 2 Изобретение относится к графичес. ким представлениям результатов цифровой обработки геофизической информации и предназначено для визуализа-. ции сигналов скважинной информации;Известен функциональный способ, в,котором записывающий элемент со- вершает, движение, аналогичное той функции, которую записывают на носитель в видимой Форме, Для этого непосредственно электрическим сигналом, предназначенным для записи, управляют движением записывающего элемента на носителе записи. При этом развертывают записывающий сигнал по одной координате движением записывающего элемента, а по другой- перемещением носителя записи, Возможн развертывание сигнала по обеим координатам движением записывающего элемента 1),Движение записывающего элемента неравномерно, так на фронтах и срезах записываемого сигнала скорость зна-. чительно вьме, чем на вершинах. Это йриво 1 тит к тому, что фронты сигналов на носителе прописываются хуже, чем вершины.В результате ухудшается точность и качество интерпретации эаписываемой информации, Кроме того, функциональный способ имеет ограниченныевозможности, поскольку он не позволяет записывать одновременно с графи-ческой (аналоговыми сигналами) сер"висную информацию, включающую поясняютадписи, оцифровку глубины, ко"атную сетку и т.д.10 Известен развертывающий способзаписи аналоговых сигналов, в котором поле носителя разбивают (квантуют) на строки и элементы разложения. Построчное квантование.осуществляют перемещением носителя, поэйементное - изменением положения.записывающего элемента, При этом изображение получается на носителе дискрето ным прерывистым, так как каждой 20 строке записи соответствует одно мгновенное. значение аналогового сигнала,записываемое на носителе в виде точки, Совокуйность точек составляет прерывистое изображение сигнала на носи 25 теле. В данном способе .по сравнениюс функциональным сравнительно легкоосуществляется запись многоканальнойинформациит просто стыкуются регистрирующие приборы, реализующие этотспособ записи, с цифровыми вычислищие и ординтельными машинами (ЦВМ), упрощается реализация одновременной записи аналоговых сигналов и сервисной информации, т.е. этот способ облаДает более широкими возможностями в отображении различного рода информации Г 21, 5Однако изображение получается дискретным (прерывиотым) в виде сово" купности отдельных точек особенно на ,фронтах и срезах сигнала. Это приводит к тому, что при наложении сигналов 0 соседних дорожек записи их трудно различить. Наиболее близким к предлагаемому является способ записи сигналов в ана-. логовой форме, в котором исключение 15 дискретности в иэображении сигналов за счет увеличения количества дискретных отсчетов сигнала по координате времени обусловливает избыточность информации (31. 20Это приводит при использовании цифровой обработки к увеличению объема кодовой информации и нерациональной дополнительной загрузке памяти и процессора ЦВМ дополнительными затра тами машинного времени, снижению скорости записи иэ-за увеличения объема выводимой кодовой информации. Следует отметить, что на крутых фронтах и срезах записываемого сигнала исключить дискретность в изображении сигналов все же не удается, Как видно, способы записи сигналов в аналоговой форме не обеспечивают их качественную запись на фронтах и срезах, что приводит к ухудшению качества и точности интерпретации геофизической информации.При осуществлении данного способа разбивают (дискретизируют, квантуют) поле носителя на строки и эле менты разложения, Построчную дискретизацию осуществляют перемещением носителя, поэлементную-изменением положения записывающего элемента на строке записи. При этом раэвертывают сигнал по одной координате движением. записывающего элемента с равномерной скоростью, а по другой перемещением носителя записи. Преобразуют мгновенные значения сигнала, 50 в соответствии с положением записывающего элемента на строке записи, в импульсы, длительность которых пропорциональна мгновенным значениям сигнала записи. В момент совпадения текущего положения записывающего элемента на строке записи и мгновенного значения сигнала формируют из полученных импульсов сигналы, которыми разрешают кратковременное воздействие записывающего элемента 60 на носитель и записывают значения аналогового сигнала в виде точки,Поскольку иэображенИе строится иэ совокупности отдельных точек, то оно в конечном виде получается пре рывистым, особенно на крутыхФронтах и срезах,а также при запи.си сигналов с большими амплитудами,частоты которых близки к тактовойчастоте дискретизации, несмотря нато, что строки записи практическисливаются, При отображении результатов цифровой обработки дискретность иэображения, когда каждой строке записи соответствует временнойинтервал квантования, еще выше, несмотря на то, что временной интервал квантования является оптимальным для выполнения цифровой обработки,Исключение дискретности в изображении эа счет увеличения числа дискретных отсчетов при равномерном временном интервале квантования приводитк избыточности информации. Наличиекоторой требует использования каналовс высокой пропускной способностью,увеличения объема памяти ЦВМ, временипоиска и обработки информации, времени вывода и записи информации наоконечный носитель для ее последующейинтерпретации. В целом, это обусловливает снижение эффективности и производИтельности цифровой обработки иувеличение ее стоимости.Использование адаптивной дискретизации (когда временной интервалквантования между дискретными отсчетами устанавливается с учетом характеристик сигнала) позволяет снизитьобъем избыточной информации, но приэтом алгоритм обработки и выводаинформации, а также устройства дискретизации и регистрирующие приборызначительно усложняются,Цель.изобретения - повышение качества и точности интерпретации записываемой информации.Поставленная цель достигается тем, что согласно. способу, включающему дискретизацию поля носителя записи на строки перемещением носителя и элементы изображения - изменением положения записывающего элемента по строке записи и развертывание сигнала по одной координате перемещением носителя, а по другой - изменением положения записывающего элемента, формирование импульсов, управляюших :длительностью воздействия эаписынающего элемента на носитель записи и запись мгновенного значения сигнала в виде дискретного отсчета на строке записи, преобразуют приращения интервалов квантования сигнала по уровню в управляющие импульсы, длительность которых пропорциональна разности амплитудных значений сигнала соответствующих двум смежным временным интервалам квантования, причем передний Фронт импульсов Формируют в момент совпадения текущего г,плот ния записывающего элемента ца строке записи с меньшим значением записываемого сигнала, а задний по совпадению с большим значением.На фиг. 1 изображена временная диаграмма формирования иэображения аналогового сигнала на фиг, 2 - схема устройства записи, реализующего предлагаемый способ; на фиг, 3 временная диаграмма работы устройства записи.В предлагаемом способе исключают прерывистость в изображении аналоговых сигналов, осуществляя запись дискретных отсчетов значений сигнала на фронтах и срезах отрезками прямых Линий, за счет выполнения следующих операций, дискретизируют поле носите ля на строки 1, 121 (фиг1) и элементы разлажейия 21, 221 и, причем каждой строке записи соответствует,временной интервал квантования сГ. Построчную дискретизацию20 осуществляют перемещением носителя, паэлементную - изменением положения записывающегб элемента по строке записи. При этом развертывают сигнал по одной координате записывающего эле мента с равномерной скоростью, а по другой координате - перемещением носителя, Последний может перемещаться как непрерывно, так и в шаговом режиме, ЗОПреобразуют приращения А А А1 2и т.д, интервалов квантования по уровню для каждой строки записи в ,импульсы Ц(, У , Б, длительностькоторых, соответственнопропорциональна разности амплйтудных значений сигнала соответствующих предыдущему и последующему временным интервалам квантования.формируют передний франт импульсов 40 34, Б, П 9, в момент совпадения текущего положения записывающего элемента на строке записи с меньшим мгновенным значением сигнала, а задний - по совпадению с большим значением, Меньшее и большее значения45 сигнала принадлежат двум смежным интервалам квантования и имеются в наличии при преобразовании приращений интервалов квантования в импульсы, Их можно получить, например, за счет разделения поступаЮщих значений сигнала на два канала путем задержки одних значений по отношению ;к другим на время, равное временнОму интервалу квантования,55Полученными импульсами У, 1) ЦЭ управляют воздействием записывающего элемента на носитель при его перемещении па строке и записывают мгновенное значение сигна- бО ла в виде дискретного отсчета отрезка% прямой линии А и А (фиг. 1)Причем мгновенное значение А при"1 надлежит временному интервалу квантования лС, а А 2 - временному 65 интервалу ДГ, но их записывают настроке записи, соответствующей временному интервалул(,. Запись следующейстроки начинают от мгновенного значения А, принадлежащего й , и прекращают при совпадении. текущего положения записывающего элемента со значением сигнала на интервале квантования Ь(и т.д т.е. конец предыдущего отрезка является началом записиследующего отрезка, Скорость перемещения носителя выбирают такой, чтобыза время прочерчивания строки записи, носитель переместился на толщину записываемой линии, В результатеэтого, изображение фронтов и срезовзаписываемых сигналов получают в виде непрерывной ломаной линии, хотязаписывают принятые дискретные значения аналогового сигнала, соответствующие мгновенному значению, постоянному на временном интервале квантования. Один из возможных вариантов устройства записи на носитель - электрохимическую бумагу показан на фиг. 2,Устройство содержит спираль 1 развертки, цилиндр 2, электродвигатель3, нож 4, редуктор 5, протягивающиевалики 6 и 7, носитель 6 записи, .блок9 сопряжения с источником сигнала,цифроаналоговый преобразователь (ЦАП)10, преобразователь 11 приращенийуровней квантования во временной интервал, блок 12 логического управления,В устройстве спираль 1, закрепленная на цилиндре 2, вращаемого электродвигателем 3, скользит вдоль ножа4 и прочерчивает строку записи. Одновременно электродвигателем 3 черезредуктор 5 приводятся в движениепротягивающие валики 6 и 7, которыеперемещают носитель 8 записи, Заодин оборот цилиндр 2 прочерчиваетстроку записи, и перемещает носитель 8 на величину, равную требуемо.му расстоянию между соседними строками. Этим дискретизируют поле носителя на строки записи. Элементыразложения (точки или штрихи в изображении) получают за счет движениязаписывающего элемента, им являетсяспираль 1, Спираль 1 и нож 4 образуют электроды, к которым подводит"ся электрический ток, длительностьпрохождения тока определяет изображение точки или штриха на носителе, поскольку спираль вращается сравномерной скоростью. Изменениемположения точки контакта между спиралью 1 и ножом 4 осуществляют развертывание записываемого сигнала поодной координате, перемещением носителя 8 - по другой координате.Информация, предназначенная длязаписи в аналоговой.или дискретнойформе, поступает на вход устройствазаписи, В данном примере она в дис 83026 бкретной Форме через канал 9 связи;.от источника сигнала поступает навход ЦАП 10, откуда на преобразователь11 приращений уровней квантованияво временной интервал. Далее импульсы с выхода преобразователя 11 усиливают и подают на нож 4, В преобразователе 11 разделяют поступающуюинформацию на дна канала, по одномуона остается без изменения, а подругому ее задерживают во нременина величину временного интервалаквантования 41 и уменьшают амплитудные значения сигнала на столько,чтобы разность их по первому и второму. каналам соответствовала времениперемещения спирали 1 относительноножа 4 на расстояние, соответствующее записи точки. Синхронно с прочерчиванием строки в преобразователе11 формируют пилообразное напряжение.период которого равен времени записи 20строки, Поскольку скорость вращенияцилиндра 2 строго постоянна, а пилообраэйое напряжение линейно, то во. времени каждому мгновенному значениюпилы соответствует положение эаписывающего элемента на строке записи. Син-.хронизациюпроцесса Формирования пилообразного напряжения и запросаинформации с вращением цилиндра 2 осуществляют блоком 12 логического управ"ЗОления (БЛУ), По синхроимпульсам 13,поступающим из БЛу 12 в преобразователе 11, формируют линейное пилообразноенапряжение 14 (фиг, 3), которое сравнивают с аналоговыми сигналами 15и 16, соответственно первого каналаи второго В момент А 4 совпадениязначения пилообразного сигнала с одним из меньших значений сигналов 15или 16 Формируют импульсы 17, а присовпадении большего значения сигналов 15 и 1 б с пилообразным, момент Аформируют импульсы 18. Так как междумгновенными значениями пилообразного сигнала и положением эаписывающе"го элемента на строке записи существует однозначное соответствие, томожно считать, что импульсы 17 и 18сформированы в момент совпадения те-.кущего положения записывающего элемента со значениями аналогового сиг- Онала. Время 14 через которое следуютимпульсы 17 и 18, пропорционально приращвиию значения сигнала по амплитуде Для двух смежных временных интер"валов квантования, так как сигналы14 и 15 сдвинуты во, времени на временной интервал квантования а 6, Далееиз полУченной последовательности импульсов 17 и 18 формируют импульсы19, переднийфронт которых соответствует .времени появления импульса Ю17, а задний - импульса 18. Поэтому длительность их пропорциональнаприращениям или разности амплитудныхзначений сигнала, соответствующихб 5 предыдущему и последующему временным интервалам квантования. Импульсы19 могут быть получены, например,путем логического суммирования импульсов 17 и 18 и последующего делениярезультата логического суммированияна два с помощью триггера со счетным входом,Особенность процесса управлениявоздействием записывающего элементана носитель записи в предлагаемомспособе заключается в том, что, независимо от того записывают ли наноситель фронт или срез аналоговогосигнала,.всегда разрешают воздействиезаписывающего элемента на носительв момент совпадения текущего положения записывающего элемента с меньшим значением сигнала, а запрещаютпри большем значении, Хотя поступающие во времени значения сигналов длязаписи на носитель могут быть каквозрастающими на фронтах, так и убынающими на срезах. В примере, реализующем предложенный способ, это достигается за счет того, что сравнивают дваодинаковых сигнала 15 и 1 б по формесдвинутых во времени на интервал квантования Ь , с линейно возрастающимпилообразным сигналом 14. В результате передний фронт импульсов 19формируют или импульсами 17 при записи фронтов аналогового сигнала,или импульсами 18 при записи срезованалогового сигнала, что видно извременной диаграммы на фиг, 3 Полученными импульсами 19, подавая ихна нож 4, разрешают по переднемуфронту прохождение электрическоготока через носитель и запрещают позаднему фронту. За время 1 прохождения электрического тока спираль1 перемещается вдоль ножа 4 на расстояние А А и на носителе прочерчен штрих, Запись следующего мгновенного значения происходит аналогичным образом уже на следующей строке.Начинают запись на следующей строкепо концу записи предыдущей строки,за время прочерчивания строки носительперемещают на величину, равную тол-.щине линии записи, поэтому изображе"ние сигналов на носителе получаютнепрерывным, хотя принцип формирования изображения дискретный.Непрерывный характер изображенияфронтов и срезов аналогового сигналан виде отрезков прямых линий повышаетточность отсчетов или измерений параметров записанных сигналов, облегчает работу интерпретатора за счет исключения напряжения зрения имеющееместо при дискретном изображении.В целом это обеспечивает повышение качества и точности интерпретации и,как следствие, способствует повышению эфФективности геофизических исследований скважин. Препложенный спо830266 Формула изобретенияал фоюриУление Иимения Зоаиеы 8 оюиего Элемента 1 з 1 г, 9,% Ь соб записи может быть использован длязаписи любых аналоговых сигналов,полученных в результате цифровой обработки, но наиболее перспективен длязаписи сигналов с большими значениями амплитуд и крутыми фронтами, кроме того, он легко осуществим на практике. Способ записи аналоговых сигналов скважинной информации, включающий дискретизацию поля носителя записи на строки перемещением носителя.и элементы изображения - изменением положения записывающего элемента по строке записи и развертывание сигнала по одной координате перемещением носителя, а по другой - изменением положения записывающего элемента, формирование импульсов, управляющих длительностью роздействия записывающего элемеНта на носитель записи и запись мгновенного значения сигнала в виде дискретного отсчета настроке записи, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения качества и точности интерпретации записываемой информации, преобразуют5приращения интервалов квантованиясигнала по уровню в управляющие импульсы, длительность которых пропорциональна разности амплитудных значений сигнала соответствующих двумсмежным временным интервалам квантования, причем передний фронт импульсов формируют в момент совпадениятекущего положения записывающегоэлемента на строке записи с меньшимзначением записываемого сигнала, азадний по совпадению с большим значением,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР20 М 363950, кл, 6 01 Ч 1/40, 1971.2, Степанов И.М.Электрохимическаязапись, МЭнергия, 1970, с, 3,3, Патент США Р 3349407,кл. 346-110, опублик. 1974 (прототип).8302 бб Составитель Е,Городниедактор Н.Иинко Техред А.Кч Корректор Н,Ш одписн д. 45 Филиал ППБ Патент, г, Ужгород, ул. Проектна8 акаэ 3053/ЗВ ВНИИПИ Рос йо делам 113035, ИТирам дарстве изобрет сава, Ж 732наго комитета ССний и открытий5 Роуыская наб