DE3237160C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Analog-Digital-Wandlung von Impulsen, insbesondere Szintillationsimpulsen eines Strahlungsdetektors bei einem Bohrlochmeßgerät.

Zur Untersuchung von Erdformationen, die von einem Bohr­ loch durchsetzt sind, werden Sonden an einem Kabel in das Bohrloch hinabgelassen. Diese Sonden erfassen bestimmte Meßwerte im Bohrloch als Funktion der Tiefe. Diese Meß­ werte werden zur Erdoberfläche übertragen und aufge­ zeichnet. Es lassen sich daraus Rückschlüsse auf die Natur der von dem Bohrloch durchsetzten Erdformationen ziehen. Bekanntermaßen werden solche Meßwerte in der Sonde digitalisiert und als Digitalsignale zur Erdoberfläche übertragen.

Ein solcher Meßwert, der Rückschlüsse auf die Natur der Erdformationen gestattet, ist das Gammastrahlenspektrum. In den Erdformationen treten Gammastrahlen auf. Das Gammastrahlenspektrum ist die Abhängigkeit der Häufigkeit beobachteter Gammaquanten von der Energie dieser Gamma­ quanten. Zum Erfassen der Gammaquanten werden üblicher­ weise Szintillations-Strahlungsdetektoren benutzt. Die Gammastrahlen fallen auf einen szintillierenden Kristall, der dadurch einen Lichtblitz aussendet. Diese Lichtblitze werden von einem Photomultiplier erfaßt und in einen elektrischen Impuls umgesetzt. Ein solcher Lichtblitz ist umso heller, je höher die Energie des Gammaquanten ist, das ihn hervorruft. Entsprechend größer ist der an dem Photomultiplier hervorgerufene Impuls. Die Größe dieses Impulses ist daher ein Maß für die Energie des Gamma­ quants. Zur Aufnahme des Gammastrahlenspektrums genügt es nicht, die Impulse zu zählen sondern die Impulse müssen vor der Zählung noch nach ihrer Größe "sortiert" werden.

Diese Größe des Impulses, die z. B. durch das Zeitintegral des Signalverlaufs gegeben ist, stellt einen analogen Meßwert dar. Dieser analoge Meßwert muß in der Sonde digitalisiert und als Digitalsignal zur Erdoberfläche übertragen werden.

Hierfür sind verschiedene Techniken bekannt.

Bei einer bekannten Lösung wird mittels eines Peak­ detektors die Spitze des Spannungsimpulses erfaßt und in einem Analogwertspeicher gespeichert. Ein Analog-Digital- Wandler digitalisiert diesen vorübergehend gespeicherten Wert. Eine solche Schaltung ist relativ kompliziert und empfindlich gegen Temperaturdrift.

Bei der Wilkinson-Rampentechnik werden die Impulse des Photomultipliers durch einen Kondensator integriert. Der Kondensator steuert während seiner Entladung einen Zähler.

Der erhaltene Zählerstand ist der digitalisierte Wert. Die Wilkinson-Rampentechnik arbeitet mit einer veränderlichen Umsetzzeit, die von der Impulsamplitude abhängt, und ist auch temperaturempfindlich.

Infolge der Temperaturdrift treten eine Reihe von Fehlern auf, unter anderem Änderungen des Verstärkungsgrads, Null­ punktversatz und nichtlineare Fehler bei der Integration.

Durch die US-PS 40 42 824 ist ein Analog-Digital-Wandler für einen Strahlungsdetektor bekannt. Wie in Fig. 1 dieser Druckschrift dargestellt ist, wird die Strahlung erfaßt und die erhaltenen Impulse werden gedehnt und dann zur Digitalisierung aufgeschaltet. Der Digitalwert wird in einem Zwischenspeicher gespeichert. Das Verhalten dieses Systems ist u. a. empfindlich gegen die Einstellung des Impulsdehners.

Die US-PS 34 21 093 zeigt eine Schaltung zur Nullinien­ korrektur mit einer Rückführschleife, in welcher Sample- Hold-Schaltungen liegen. Diese Schaltung ist hauptsächlich für die Nullinienkorrektur bestimmt.

Die US-PS 31 92 371 zeigt einen umkehrbaren Zähler und einen mit dem Zähler zusammenwirkenden Digitalisierer. Das ist ein System, das hauptsächlich zur proportionalen Digitalisierung bei einer Integratorschaltung bestimmt ist.

Die US-PS 37 65 012 zeigt einen umkehrbaren Zähler in einer Rückführschleife, der mit einem Integrator zusammen­ wirkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Schaltungsanordnung der eingangs definierten Art eine justageunempfindliche Digitalisierung der erhaltenen Impulse zu ermöglichen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch

• a) einen Differenzverstärker mit einem ersten und einem zweiten Eingang, dessen erster Eingang von Impulsen des Strahlungsdetektors beaufschlagbar ist,
• b) einen Integrator, auf den der Ausgang des Differenz­ verstärkers aufgeschaltet ist mit steuerbaren Mitteln zum Nullsetzen des Integrators,
• c) einen ersten Analogwertspeicher der von dem Ausgang des Integrators beaufschlagt ist,
• d) einen Analog-Digital-Wandler, der an dem ersten Analogwertspeicher anliegt, zur Erzeugung eines digitalisierten Ausgangssignals,
• e) einen zweiten Analogwertspeicher, der ebenfalls von dem Ausgang des Integrators beaufschlagt ist,
• f) eine Rückführschleife, die mit dem Ausgang des zweiten Analogwertspeichers verbunden ist und ein Signal zum Nullinienabgleich auf den zweiten Eingang des Differenzverstärkers aufschaltet, und
• g) einen Zeitfolgegeber zur Erzeugung von Zeitfolge­ signalen, durch welche die nullsetzenden Mittel des Integrators und die Analogwertspeicher derart steuerbar sind, daß
• - der Integrator periodisch kurzzeitig durch die nullsetzenden Mittel auf null gesetzt wird, und
• - nach dem Nullsetzen des Integrators der vorher ausgeschaltete zweite Analogwertspeicher für eine vorgegebene Zeitspanne einschaltbar ist.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung setzt das Aus­ gangssignal des Strahlungsempfängers, z. B. eines Photo­ multipliers, in proportionale Spannungsimpulse um, die durch einen Integrator integriert werden. Die Integration erfolgt über einen Zeitraum innerhalb dessen der z. B. durch den Szintillationsimpuls hervorgerufene Spannungs­ impuls liegt. Die Signalerfassung erfolgt dynamisch über diesen Zeitraum und gibt daher den Einfall von Gamma­ strahlungsenergie besser wieder als eine einfache Spritzenwertbestimmung. Weiterhin kompensiert die vorge­ sehene Rückführschleife nicht nur temperaturbedingte Fehler, sondern sie unterdrückt auch Rauschen, das an dem Photomultiplier erzeugt wird. Das Zeitintegral des Spannungsimpulses wird digitalisiert und von der Sonde zur Erdoberfläche übertragen.

Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unter­ ansprüche.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert:

Fig. 1 ist ein schematisches Blockdiagramm der Schaltungsanordnung.

Fig. 2 zeigt die Signalverläufe, die an verschiedenen Stellen in dem schematisch in Fig. 1 darge­ stellten Gerät auftreten.

Fig. 3 stellt ein Bohrloch dar, in das das Gerät zur Durchführung von Messungen von Gammastrahl­ energie längs des Bohrlochs hinabgelassen wird; und

Fig. 4 ist ein typisches Gammastrahlenspektrum.

In Fig. 3 ist ein Bohrlochvermessungsgerät schematisch dargestellt. Ein mit einer Bohrlochflüssigkeit 102 gefülltes Bohrloch 101 durchsetzt Erdschichten 103, deren physikalische Eigenschaften gemessen werden sollen. An einem üblichen gepanzerten Vermessungskabel 105 wird eine Bohrlochvermessungssonde 104 von der Erdoberfläche herab­ gelassen. An der Erdoberfläche werden Leitungen des Bohr­ lochvermessungskabels 105 über eine Meßrolle 106 mit einer Stromversorgung 107, einem Verarbeitungs- und Steuerungs­ rechner 108 an der Oberfläche und einem Schreiber 109 verbunden, so daß der Schreiber 109 Informationen aus der Tiefe des Bohrlochs erhält und aufzeichnet. So können Daten von der im Bohrloch befindlichen Sonde 104 über das Kabel 105 an die Erdoberfläche geschickt werden und vom Rechner 108 in der gewünschten Art und Weise verarbeitet und über den Schreiber 109 als Funktion der Tiefe der Bohrlochvermessungssonde 104 in dem Bohrloch aufgezeichnet werden.

Die Sonde 104 enthält ein flüssigkeitdichtes Gehäuse, worin sich ein Strahlungsdetektor befindet, der einen mit einem Photomultiplier 12 optisch verbundenen Szintilla­ tionskristall 111 enthält. Der Ausgang des Photomulti­ pliers 12 ist mit einem analog-zu-digital umsetzenden Spektrumanalysator 10 verbunden, der nachfolgend unter Bezugnahme der Fig. 1 und 2 näher erläutert wird. Der Digitalausgang des Spektrumanalysators 10 ist mit einem Telemetriesystem 114 verbunden, welches die Information über Leitungen des Vermessungskabels 105 zu den Geräten an der Erdoberfläche überträgt.

In Fig. 4 ist das Gammastrahlenspektrum, z. B. das von dem im Bohrloch befindlichen Spektrumsanalysator erzeugte Gammastrahlenspektrum, schematisch dargestellt. Das Diagramm ist eine graphische Darstellung der Anzahl der durch Gammastrahlen erzeugten Spannungsimpulse als eine Funktion der für die jeweiligen Impulse bestimmten Gamma­ strahlenenergie. Der Spektrumanalysator 10 hat die Aufgabe, die Ausgangsimpulse des Photomultipliers 12 in Digitalzahlen umzuwandeln, die die Intensität der im Kristall 111 auftretenden Lichtblitze darstellen. Es ist eine bekannte Erscheinung, daß die Intensität dieser Lichtblitze proportional der Energie der durch den Kristall 111 verlaufenden Gammastrahlung ist. Diese Daten können durch den Rechner an der Erdoberfläche in geeigneter Weise verarbeitet werden, so daß sich wertvolle Informationen über die physikalischen Eigenschaften der vom Bohrloch 101 durchsetzten Erdschichten 103 ergeben.

In Fig. 1 hat der Spektrumanalysator im Bohrloch das Bezugszeichen 10. Das gesamte Gerät aus Fig. 1 kann in einer Sonde untergebracht werden, die in ein Bohrloch bis zu irgendeiner Tiefe hinabgelassen wird und dadurch extremen Temperaturbedingungen und sehr rauhen Umwelt­ bedingungen ausgesetzt ist. Das Gerät enthält am Photo­ multiplier 12 einen szintillierenden Kristall 111. Durch den Photomultiplier werden die in dem Kristall 111 erzeugten Lichtblitze erfaßt. Diese Lichtblitze erzeugen einen Ausgangsstrom, der auf einen Trennverstärker 14 gegeben wird. An dem Photomultiplier 12 liegt ein geeigneter Lastwiderstand 16. Der Verstärker 14 ist auf einen Differenzverstärker 18 aufgeschaltet. Der Verstärker 14 ist mit dem Differenzverstärker galvanisch gekoppelt.

In der Tat sind alle in Fig. 1 beschriebenen Bauteile galvanisch gekoppelt.

Der Differenzverstärker 18 besitzt zwei Eingänge, von denen der eine mit dem Photomultiplier 12 verbunden ist. Der andere liegt an einer Leitung 20, die einen Teil einer Rückführschleife bildet, welche unten noch genauer beschrieben wird. Der Ausgang des Differenzverstärkers 18 ist auf einen integrierenden Verstärker 22 geschaltet. Der integrierende Verstärker 22 besitzt einen zwischen Ausgang und Eingang geschalteten Integrationskondensator 24. Der Verstärker 22 und der Integrationskondensator 24 bilden einen Integrator. Zusätzlich liegt parallel zu dem integrierenden Verstärker 22 ein Schalter 26. Der Schalter 26 ist ein Kurzschlußschalter. Er wird periodisch geschlossen. Vorzugsweise handelt es sich um einen elek­ tronischen Schalter, der zum Entladen des Kondensators 24 periodisch geschlossen wird. Der Schalter 26 wird durch ein Signal eines Zeitfolgegebers 30 auf einer Leitung 28 gesteuert. Das Arbeiten des Zeitfolgegebers 30 wird anhand der Signalverläufe von Fig. 2 näher beschrieben.

Der Integrator 22 erzeugt ein Ausgangssignal. Das Aus­ gangssignal wird auf einen ersten Eingang eines Differenz­ verstärkers 32 gegeben. Der Ausgang des Differenzver­ stärkers 32 wird dann auf einen als Sample-Hold-Verstärker ausgebildeten ersten Analogwertspeicher 34 aufgeschaltet. Dieses Signal wird dann in einen Analog-Digital-Wandler 36 eingegeben, der ein Ausgangssignal bildet, welches zur Übertragung von der Sonde zur Erdoberfläche digitalisiert wird. Der Analog-Digital-Wandler arbeitet vorzugsweise mit schrittweiser Näherung, was genauer ist als rampenbildende Wandler.

Der Integrator 22, 24 gibt ein Ausgangssignal auf einen als Track-Hold-Verstärker ausgebildeten zweiten Analog­ wertspeicher 38. Der Analogwertspeicher 38 erzeugt ein Ausgangssignal, welches auf den zweiten Eingang des Differenzverstärker 32 aufgeschaltet ist. Das Signal des Analogwertspeichers 38 ist weiterhin auf ein Paar Komparatoren 40 und 42 aufgeschaltet. Der erste davon bestimmt einen oberen Grenzwert. Der zweite bestimmt einen unteren Grenzwert. Für jeden Komparator 40, 42 ist eine Sollspannung vorgesehen, die an eine Eingangsklemme ange­ legt wird. Die Sollspannungen werden durch Spannungsteiler 88 und 90 vorgegeben, die in Fig. 1 dargestellt sind. Sie liefern feste Spannungen, die als Referenzspannungen dienen. Wenn die an einem Komparator 40 oder 42 vom Ausgang des Analogwertspeichers 38 anliegende Spannung durch die Referenzspannung hindurchgeht, wird ein Aus­ gangsimpuls erzeugt. Die Ausgangsimpulse der Komparatoren 40 und 42 sind auf einen Abwärts- bzw. Aufwärtseingang eines vor- und rückwärts zählenden Zählers 44 aufge­ schaltet. Der Zählerstand des Zählers 44 hat die Form eines Mehrbit-Digitalwortes. Der Zählerstand des Zählers wird durch die Ausgangsimpulse der Komparatoren 40 oder 42 vermindert bzw. erhöht. Das Digitalwort wird durch einen Digital-Analog-Wandler 48 am Ausgang des Zählers 44 in ein Analogsignal umgewandelt. Der Analogausgang des Wandlers 48 liegt an der Rückführleitung 20 des Differenzver­ stärkers 18. Im Betrieb sind einige Bauteile des Gerätes zeitgesteuert. Der Zeitfolgegeber 30 erzeugt ein Signal an Leitung 28, welches das Schließen des Schalters 26 auslöst. Der Schalter wird normalerweise offen gehalten, so daß eine kontinuierliche Integration stattfindet. Der Zeitfolgegeber 30 wird durch Spannungsimpulse von dem Trennverstärker 14 ausgelöst. Beim Auslösen bestimmt der Zeitfolgegeber 30, nachdem der Schalter 26 für einen Moment geschlossen und wieder geöffnet wird, eine Ver­ zögerungszeit, während welcher der Spannungsimpuls vom Photomultiplier integriert wird. Auf ähnliche Weise schaltet das Eingangssignal über eine Leitung 50 den als Track-Hold-Verstärker ausgebildeten Analogwertspeicher 38 periodisch ein und aus. Eine Leitung 52 vom Zeitfolgegeber 30 leitet ein Freigabesignal zu den Komparatoren 40 und 42 und setzt diese in fester zeitlicher Folge in Betrieb. Der als Sample-Hold-Verstärker ausgebildete erste Analogwert­ speicher 34 ist durch eine Leitung 54 mit dem Zeitfolge­ geber 30 verbunden und wird ebenfalls von diesem gesteuert. Schließlich steuert ein Signal auf einer Leitung 56 den Analog-Digital-Wandler 36 an und löst die Digitalisierung der im Analogwertspeicher 34 gespeicherten analogen Spannung durch den Analog-Digital-Wandler 36 aus.

Die beschriebene Schaltungsanordnung enthält weiterhin eine Signalstausperre 60. Die Signalstausperre 60 ist über einen Eingang mit dem Trennverstärker 14 verbunden und erzeugt ein Sperrsignal für den Zeitfolgegeber 30. Dies geschieht in dem seltenen Fall, daß das System übersteuert wird, so daß die Daten bedeutungslos werden würden. In diesem Fall wird der Arbeitszyklus des Zeitfol­ gegebers 30 durch ein Signal der Signalstausperre 60 unterbrochen und dieser Teil der Daten verworfen. Dies wird ziemlich leicht dadurch erreicht, daß einfach der Zeitfolgegeber neu gestartet und der Kondensator 24 des Integrators kurzgeschlossen wird.

Die beschriebene Anordnung arbeitet wie folgt: Das variable Eingangssignal des Differenzverstärkers 18 wird durch das Rückführsignal auf der Leitung 20 versetzt. Das Rückführsignal beinhaltet die durch Fehler hervorge­ rufenen, aufgelaufenen Nullpunktverschiebungen der ver­ schiedenen Verstärker. Diese Fehler umfassen u. a. Rausch­ komponenten sowie Gleichstrom-Nullpunktverschiebungen des die Rückführschleife enthaltenden Integrationssystems. Das Rückführsignal kompensiert weiterhin ein Temperaturdrift.

Der Ausgang des Verstärkers 18 wird dann auf den Integrator 22, 24 geschaltet. Der Integrator 22, 24 integriert über ein durch das Öffnen des Schalters 26 bestimmtes Intervall. Dadurch bildet der Ausgang des Integrators 22, 24 eine Rampe.

In Fig. 2 ist ein Spannungsverlauf 62 gezeigt. Dieser Spannungsverlauf ist die am Ausgang des Trennverstärkers 14 beobachtete Spannung. Es ergibt sich ein Spannungsim­ impuls mit einer Nullinienverschiebung. Die Nullinien­ verschiebung ist die Gleichstrom-Rauschkomponente des Photomultipliers 12. Diese Nullinienverschiebung kann sich ändern, tritt aber praktisch immer im Ausgang des Photomultipliers auf. Die Leitung 20 der Rückführschleife legt eine Spannung an, die nach Grösse und Polarität gleich der Rauschkomponente ist. Der Signalverlauf 64 ist das nullinienkorrigierte Signal. Dies ist der Signalaus­ gang des Differenzverstärkers 18. Dieses Signal wird integriert.

Der Signalverlauf 66 in Fig. 2 zeigt den Ausgang des Integrators 22. Der Impuls 70 stellt die Integration des Impulses 64 dar. Es gibt jedoch die immer vorhandene Gleichstromdrift. Gesteuert durch den Zeitfolgegeber 30 wird diese Drift erkannt, praktisch ehe der Integrations­ impuls 70 sich infolge des Eingangsimpulses 64 aufzubauen beginnt. Es tritt ein leichter Versatz 72 auf, und der Wert der Nullinie läuft, wie durch Kurve 74 dargestellt ist, in einer Richtung und mit einer Steigerung weg, die von dem Fehler oder der Nullinienverschiebung abhängt. Der Versatz wird integriert und die Drift würde schließlich die Schaltung stromab von dem Integrator 22, 24 in die Sättigung treiben. Schließlich würde selbst der Integrator in die Sättigung gelangen.

Durch das Signal des Zeitfolgegebers 30 wird der als Track-Hold-Verstärker ausgebildete Analogwertspeicher 38 abgeschaltet. Er wird erst im Zeitpunkt 76 eingeschaltet. Diese entspricht einem Zeitpunkt, in welchem das Signal 64 zum Integrationsimpuls 70 integriert und dieser digitali­ siert wurde und der Integrator 22, 24 im wesentlichen wieder auf Null zurückgestellt ist. Durch den (nun einge­ schalteten) als Track-Hold-Verstärker ausgebildeten Analogwertspeicher 38 wird das durch Integration der Gleichstromdrift erhaltene Fehlersignal verstärkt und folgt mit dem Signalverlauf 78 der rampenförmigen Kurve 74.

Der Analogwertspeicher 38 liefert ein Ausgangssignal das auf den Differenzverstärker 32 aufgeschaltet ist, so daß der Signalverlauf 76 von dem oben beschriebenen Signalver­ lauf abgezogen wird.

Der Signalverlauf 78 ändert sich rampenartig bis der Analogwertspeicher 38 ausgeschaltet wird. In diesem Zeit­ punkt beginnt der nächste Arbeitszyklus, während dessen konstante Nullinienverschiebung 80 zum Integralimpuls 70 addiert wird. Dies geschieht durch Summierung am Differenzverstärker 32. Das Additionsergebnis ist ein Integralimpuls 82, der vom Differenzverstärker 32 angegeben wird. Dieser Integralimpuls ist auf eine korrigierte Nullinie bezogen. Alle Driftfaktoren wurden beseitigt. Drift kann aus verschiedenen Quellen stammen, aber die Drift wurde durch die Nullinienverschiebung 80 korrigiert. Eine Rückführung auf das am Eingang des Differenzverstärkers 18 liegende Signal des Photomulti­ pliers erfolgt über die Komparatoren 40, 42, den Zähler 44 und den Digital-Analog-Wandler 48. Der inkrementielle Skalenfaktor der Rückführschleife wird teilweise durch die Zählkapazität des Zählers 44 und den Abstand der Sollspannungen für die Komparatoren 40 und 42 bestimmt. Dies hängt wiederum von der Einstellung der einstellbaren Spannungsteiler 88 und 90 ab. Der Integralimpuls 82 wird vom Differenzverstärker 32 auf den Analogwertspeicher 34 gegeben. Nach Einschalten des Analogwertspeichers 34 liefert dieser ein Ausgangssignal 86. Das Eingangssignal des Analogwertspeichers 34 kann nun wegfallen. Der Analogwertspeicher 34 hält seine Ausgangsspannung während eines erforderlichen Intervalls. Das Signal 86 wird so gedehnt, da ein ausreichendes Zeitintervall für den Analog-Digital-Wandler 36 zur Verfügung steht, um die erforderliche Eingangsspannung zu erreichen, sich einzu­ stellen und den digitalisierten Wert zu bilden. Während diese geschieht, arbeitet der Integrator 22 am nächsten Arbeitszyklus, so daß der nächste Integralimpuls erzeugt wird.

Aus dem Vorhergehenden ist erkennbar, wie durch Signale auf den Leitungen 28, 50, 52, 54 und 56 die Zeitfolge­ steuerung erzielt wird. Der Anfangsschritt ist, das Auftreten des durch einen Gammastrahl hervorgerufenen Spannungsimpulses vom Photomultiplier 12 nach einem ausge­ wählten Intervall zu erfassen. Die Impulserfassung löst auch ein Signal für den als Track-Hold-Verstärker ausge­ bildeten Analogwertspeicher 38 aus, der über Leitung 50 eingeschaltet wird. Das ist durch den Signalverlauf 72 dargestellt. Die Nullinienverschiebung ändert sich von Zyklus zu Zyklus. Die Nullinienverschiebung 80 ist ein analoger Wert, der auf die Leitung 20 gegeben wird. Er ergibt sich aus dem Vorwärts- und Rückwärtszählen des Zählers 44. Dieses wiederum ergibt sich aus dem Abtast­ betrieb der Komparatoren 40 und 42. Falls kein Aufwärts- oder Abwärtsimpuls am Zähler 44 auftritt, bleibt die Nullinienverschiebung 80 von Zyklus zu Zyklus konstant. Wenn eine Änderung der Fehlerspannung auftritt, die eine Anderung der Nullinienverschiebung 80 erforderlich macht, wird dies von den Komparatoren bemerkt. Bei Abfrage der Komparatoren erzeugt der eine oder der andere (aber nicht beide) einen Ausgangsimpuls, der auf den Zähler 44 gegeben wird. Im Zähler wird ein neues Digitalwort gespeichert.

Dieses wird dann in eine analoge Spannung umgewandelt, die über Leitung 20 auf den Differenzverstärker 18 geschaltet wird. Dadurch wird das Signal um diesen Betrag versetzt.

Ein wichtiger Vorteil dieses Systems ist, daß das überlagerte Wechselstromrauschen ein Integral Null hat. Eine Integration des Impulses mit überlagertem Wechselstromrauschen ergibt praktisch keine Veränderung zumindest über mehrere Arbeitszyklen, was aber von der Frequenz des Wechselstromrauschens abhängt. Wenn, z. B. eine vergleichsweise niedrige Frequenz vorliegt, kann ein Fehler in einem oder zwei Impulsen erzeugt werden, aber die Nullinienverschiebung, die über eine Zeitperiode auftritt, vermindert die Wechselstromkomponente auf Null. Eine andere wichtige Eigenschaft in diesem System ist die Tatsache, daß alle Bauteile galvanisch gekoppelt sind.

Claims (6)

1. Schaltungsanordnung zur Analog-Digital-Wandlung von Impulsen, insbesondere Szintillationsimpulsen eines Strahlungsdetektors bei einem Bohrlochmeßgerät gekennzeichnet durch

• a) einen Differenzverstärker (18) mit einem ersten und einem zweiten Eingang, dessen erster Eingang von Impulsen des Strahlungsdetektors (12) beauf­ schlagbar ist,
• b) einen Integrator (22, 24), auf den der Ausgang des Differenzverstärkers (18) aufgeschaltet ist mit steuerbaren Mitteln (26) zum Nullsetzen des Integrators (22, 24),
• c) einen ersten Analogwertspeicher (34) der von dem Ausgang des Integrators (22, 24) beaufschlagt ist,
• d) einen Analog-Digital-Wandler (36), der an dem ersten Analogwertspeicher anliegt, zur Erzeugung eines digitalisierten Ausgangssignals,
• e) einen zweiten Analogwertspeicher (38), der ebenfalls von dem Ausgang des Integrators (22, 24) beaufschlagt ist,
• f) eine Rückführschleife, die mit dem Ausgang des zweiten Analogwertspeichers (38) verbunden ist und ein Signal zum Nullinienabgleich auf den zweiten Eingang des Differenzverstärkers (18) aufschaltet, und
• g) einen Zeitfolgegeber (30) zur Erzeugung von Zeitfolgesignalen, durch welche die nullsetzenden Mittel (26) des Integrators (22, 24) und die Analogwertspeicher (34, 38) derart steuerbar sind, daß
• - der Integrator periodisch kurzzeitig durch die nullsetzenden Mittel (26) auf null gesetzt wird und,
• - nach dem Nullsetzen des Integrators (22, 24) der vorher ausgeschaltete zweite Analogwertspeicher (38) für eine vorgegebene Zeitspanne einschalt­ bar ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß

• a) der Ausgang des Integrators (22, 24) an einem ersten Eingang eines zweiten Differenzverstärkers (32) anliegt, dessen Ausgang mit dem ersten Analogwertspeicher verbunden ist, und
• b) der Ausgang des zweiten Analogwertspeichers (38) auf einen zweiten Eingang des zweiten Differenz­ verstärkers (32) aufgeschaltet ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) die Rückführschleife einen ersten und einen zweiten Komparator (40, 42) mit je einem ersten und einem zweiten Eingang aufweist, an deren erste Eingänge Referenzspannungen angelegt sind,
• b) die zweiten Eingänge der Komparatoren (40, 42) mit dem Ausgang des zweiten Analogwertspeichers (38) verbunden sind, wobei die Komparatoren (40, 42) bei jedem Über- bzw, Unterschreiten der Referenz­ spannung durch den Ausgang des zweiten Analogwertspeichers (38) einen Ausgangsimpuls abgeben,
• c) die Ausgänge der Komparatoren (40, 42) auf einen Aufwärts- bzw. einen Abwärtseingang eines auf- und abwärtszählenden Zählers (44) geschaltet sind,
• d) der Zählerstand des Zählers (44) durch einen Digital-Analog-Wandler (48) in eine Spannung umsetzbar ist und
• e) diese Spannung auf den zweiten Eingang des ersten Differenzverstärkers (18) aufgeschaltet ist.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablauf der Zeitfolge­ signale des Zeitfolgegebers (30) durch das Auftreten eines analogen Eingangssignals von dem Strahlungs­ detektor (12) einleitbar ist.

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Differenz­ verstärker (18), der Integrator (22, 24), der erste Analogwertspeicher (34) und der Analog-Digital-Wandler (36) galvanisch miteinander gekoppelt sind.

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Analogsignal des Strahlungsdetektors (12) auf eine Signalstausperre (60) aufgeschaltet ist, durch welche der Zeitfolge­ geber (30) bei einer Übersteuerung des Systems vor­ übergehend abschaltbar ist.