一種用於陣列感應的發射電路的製作方法

2023-09-24 03:58:55 1

本實用新型涉及一種信號處理電路，具體涉及一種用於陣列感應的發射電路。

背景技術：

陣列感應測井是由多個簡單雙線系構成的感應測井系統，它採用一系列不同線圈距的線圈系測量同一地層，從而得出原狀地層及侵入帶電阻率等參數。陣列感應測井採用先進的電子、計算機技術及數字處理等先進方法，通過多路遙測短節，把採集的大量數據送到地面，再經過計算機進行處理，得出具有不同探測深度和不同縱向解析度曲線。陣列感應測井除了能夠得出原狀地層和侵入帶電阻率外，還可以研究侵入帶的變化，確定過渡帶的範圍，根據獲得的基本數據進行二維電阻率徑向成像和侵入剖面的徑向成像。

目前傳統的發射電路一般採用以下3種方案：1、多頻正弦波疊加輸出；單一頻率正弦波輸出；3、多頻正弦波疊加後按照近似方波輸出。方案1 中採用的多頻正弦波疊加的易造成發射電路無功損耗，使發射功率器件發熱嚴重，形成電路不穩定以及高溫性能差(石油測井的高溫指175℃以上)，為了降低發射損耗只能降低發射功率，減低了儀器的信噪比和響應的動態範圍，最終造成儀器測量精度降低和動態範圍變小。方案2中的單頻率正弦波雖然解決了上述問題，但單一頻率在趨附校正上純粹依據簡單理論模型無法保證測量的準確度。方案3中，雖然規避了方案1和方案2的缺陷，但會造成電路調試難度加大，內部頻率的權重決定了該方案仍然有一些頻率的發射功率太小，會造成這些頻率的接收信號信噪比降低，最終影響儀器的精度和動態範圍。

申請號為201420737849.2公開了一種用於陣列感應測井儀的多頻諧振發射電路，包括依次連接的混頻信號發生模塊、混頻信號濾波模塊、功率放大模塊、無源諧振模塊、發射線圈，混頻信號發生模塊用於產生混頻信號，功率放大模塊將混頻信號功率放大後輸出給無源諧振模塊，無源諧振模塊對功率放大模塊和發射線圈進行阻抗匹配，功率放大模塊還包括運算放大器、與運算放大器並聯的反饋電阻，其特徵在於：功率放大模塊還包括與運算放大器信號輸出端連接的全橋拓撲放大電路，運算放大器為兩個，兩個運算放大器並聯，全橋拓撲放大電路包括串聯和/或並聯連接的三極體，混頻信號經運算放大器與反饋電阻電壓值被放大變成差分控制信號，全橋拓撲放大電路將差分控制信號進行二次放大；無源諧振模塊包括電容、與電容連接的電感。該實用新型採用Foster綜合形式的諧振模塊，通過改變無源諧振模塊的參數，可調整三個諧振點的頻率及每個諧振點的電壓幅值能夠降低電路的調試難度，但仍存在信噪比較低等問題。

技術實現要素：

本實用新型是為了克服現有技術中儀器測量信噪比較低等問題，提供一種用於陣列感應的發射電路，能夠有效的提高儀器測量的信噪比、擴大儀器測量的動態範圍、增強儀器的重複性和一致性。

本實用新型提供一種用於陣列感應的發射電路，包括設置在同一電路板上的發射驅動電路、諧振電容陣列電路和控制電路以及設置在電路板外的發射線圈；控制電路包括用於產生不同頻率信號的信號發射電路和控制電容陣列電路中電容排列的電容控制電路；發射驅動電路用於將信號發射電路產生的信號放大到期望的功率範圍，並將放大的功率信號傳送至諧振電容陣列電路；諧振電容陣列電路接收來自發射驅動電路傳送的功率信號並與發射線圈連接組成諧振迴路。

本實用新型所述的一種用於陣列感應的發射電路，作為優選方式，諧振電容陣列電路包括至少兩個不同的電容，每個電容均與發射線圈單獨連接。

本實用新型所述的一種用於陣列感應的發射電路，作為優選方式，電容控制電路根據發射驅動電路傳送至諧振電容陣列電路的信號頻率不同而切換相對應的電容與發射線圈相連接。控制電路中電容控制電路針對不同頻率的信號切換不同的電容陣列與發射線圈相連接，可以達到選擇信號頻率的目的，使得每種信號頻率成分都具有較大的發射能量，可以極大的提高儀器的信噪比。

本實用新型所述的一種用於陣列感應的發射電路，作為優選方式，發射線圈由至少兩股絞線繞制在線圈骨架上。各個電容和發射線圈電感組成一個並聯LC振蕩電路，由於可以通過發射線圈使用不同的線圈匝數和線圈截面積，可以獲得不同的電感量L，再通過電容控制裝置的程序控制下，分時將不同的電容和發射線圈連接，即可以發射所需的頻率。

本實用新型所述的一種用於陣列感應的發射電路，作為優選方式，諧振電容陣列電路包括多路選擇器和與多路選擇器連接且並聯設置的第一電容、第二電容、第三電容和第四電容。

本實用新型所述的一種用於陣列感應的發射電路，作為優選方式，控制電路包括第一運算放大器、第二運算放大器、第一二極體、第二二極體、第三二極體、第四二極體、第五二極體、第六二極體、第七二極體、第八二極體、第一三極體、第二三極體、第三三極體、第四三極體、第五電容、第六電容、第七電容、第八電容、第九電容、第十電容、第十一電容、第十二電容、第十三電容、第十四電容、第十五電容、第十六電容、第十七電容、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第六電阻、第七電阻、第八電阻、第九電阻、第十電阻、第十一電阻、第十二電阻、第十三電阻、第十四電阻、第十五電阻和第十六電阻；輸入信號與第五電容和第六電容相連，第一運算放大器的正向輸入端與第五電容相連，第一運算放大器的正向輸入端通過第三電阻接地，第一運算放大器的反向輸入端通過第一電阻接地，第一運算放大器的反向輸入端通過第九電容接地，第一運算放大器的反向輸入端通過第十電阻與輸出信號相連，第一運算放大器的反向輸入端通過第十一電容與輸出信號相連，第一運算放大器的反向輸入端與第五電阻、第七電阻、第一三極體的集電極相連和第三二極體的負極相連，第一運算放大器的輸出端與第五電阻和第六電阻相連，第一三極體的發射極與第二三極體的發射極、第九電阻、第三二極體的正極、第四二極體的負極、第五電阻、第七電阻、第一三極體的集電極和輸出信號相連，第一三極體的基極與第七電阻和第一二極體的正極相連，第二三極體的集電極通過第七電容接地，第二三極體的集電極與第八電阻相連，第二三極體的發射極與第一三極體的發射極、第九電阻、第三二極體的正極、第四二極體的負極、第五電阻、第七電阻、第一三極體的集電極和輸出信號相連，第一二極體的負極通過第十電容接地，第一二極體的負極與第六電阻和第二二極體的正極相連，第二二極體的負極與第八電阻和第二三極體的基極相連，第三二極體的正極與第一三極體的發射極、第九電阻、第二三極體的發射極、第四二極體的負極、第五電阻、第七電阻、第一三極體的集電極和輸出信號相連，第三二極體的負極與第九電容、第十一電容、第一電阻、第五電阻、第七電阻、第十電阻和第一運算放大器的反向輸入端相連，第四二極體的正極與電源負極相連，第四二極體的負極與第一三極體的發射極、第九電阻、第二三極體的發射極、第三二極體的正極、第五電阻、第七電阻、第一三的集電極和輸出信號相連，第八電容與第七電容和第九電阻相連；第二運算放大器的正向輸入端通過第四電阻接地，第二運算放大器的正向輸入端與第六電容、第十二電容和第十一電阻相連，第二運算放大器的反向輸入端通過第二電阻接地，第二運算放大器的輸出端與第十二電阻和第十三電阻相連，第三三極體的集電極通過第十六電容相連，第三三極體的集電極與第十六電阻和第七二極體的負極相連，第三三極體的發射極與第四三極體的發射極相連，第三三極體的基極與第十六電阻和第五二極體的正極相連，第四三極體的集電極與第十四電阻和第十四電容相連，第四三極體的發射極與第三三極體的發射極相連，第四三極體的基極與第十四電阻和第六二極體的正極相連，第五二極體的正極與第十六電阻和第三三極體的基極相連，第五二極體的負極通過第十三電容接地，第五二極體的負極與第十一電阻、第十二電阻、第十三電阻、第十二電容、第十三電容、第六二極體的負極、第七二極體的正極、第八二極體的負極和輸出信號相連，第六二極體的正極與第十四電阻和第四三極體的基級相連，第六二極體的負極與第十一電阻、第十二電阻、第十三電阻、第十二電容、第十三電容、第五二極體的負極、第七二極體的正極、第八二極體的負極和輸出信號相連，第七二極體的正極與第十一電阻、第十二電阻、第十三電阻、第十二電容、第十三電容、第五二極體的負極、第六二極體的負極、第八二極體的負極和輸出信號相連，第七二極體的負極與第十六電阻、第十六電容和第三三極體的集電極相連，第八二極體的正極通過第十七電容接地，第八二極體的負極與第十一電阻、第十二電阻、第十三電阻、第十二電容、第十三電容、第五二極體的負極、第六二極體的負極、第七二極體的正極和輸出信號相連，第十五電容與第十五電阻和第十四電容相連。

本實用新型在使用過程中，控制電路中的信號發射電路發出一個初始信號並傳送至發射驅動電路，發射驅動電路將信號放大到期望的功率範圍，並將放大後的信號傳送至諧振電容陣列電路，控制電路中電容控制電路針對不同頻率的信號對諧振電容陣列電路中不同的電容進行切換，切換後的電容與發射線圈相連接進行發送。

本實用新型由於將諧振電容陣列模塊分為由至少兩個電容組成，且每個電容均與發射線圈單獨連接，通過電容控制電路針對不同頻率的信號切換不同的電容與發射線圈相連接，可以達到選擇信號頻率的目的，使得每種信號頻率成分都具有較大的發射能量，可以極大的提高儀器的信噪比。

附圖說明

圖1為一種用於陣列感應發射電路示意圖；

圖2為一種用於陣列感應發射電路電容陣列電路的電路圖；

圖3為一種用於陣列感應發射電路控制電路的電路圖。

附圖說明：U1、多路選擇器；L：電感；C1、第一電容；C2、第二電容；C3：第三電容；Cn：第四電容；U1：1、第一運算放大器；U1B、第二運算放大器；D1、第一二極體；D2、第二二極體；D3、第三二極體；D4、第四二極體；D5、第五二極體；D6、第六二極體；D7、第七二極體；D8、第八二極體；Q1、第一三極體；Q2、第二三極體；Q3、第三三極體；Q4、第四三極體；C5、第五電容；C6、第六電容；C8、第七電容；C10、第八電容；C11、第九電容；C12、第十電容；C13、第十一電容；C15、第十二電容；C16、第十三電容；C17、第十四電容；C18、第十五電容；C19、第十六電容；C20、第十七電容；R1、第一電阻；R2、第二電阻；R3、第三電阻；R4、第四電阻；R5、第五電阻；R6、第六電阻；R7、第七電阻；R8、第八電阻；R9、第九電阻；R10、第十電阻；R11、第十一電阻；R12、第十二電阻；R13、第十三電阻；R14、第十四電阻；R15、第十五電阻；R16、第十六電阻。

具體實施方式

實施例1

如圖1～3所示，本實用新型提供一種用於陣列感應的發射電路，包括設置在同一電路板上的發射驅動電路、諧振電容陣列電路和控制電路，以及設置在電路板外的發射線圈，其中控制電路包括用於產生不同頻率信號的信號發射電路和控制電容陣列電路電容排列的電容控制電路；發射驅動電路用於將信號發射電路產生的信號放大到期望的功率範圍，並將放大的功率信號傳送至諧振電容陣列電路；諧振電容陣列電路用於接收來自發射驅動電路傳送的功率信號並與發射線圈連接組成諧振迴路，諧振電容陣列包括多路選擇器U1和與多路選擇器U1連接且並聯設置的第一電容C1、第二電容C2、第三電容C3和第四電容Cn，電感L和不同的電容組成LC 振蕩迴路，形成不同的振蕩頻率，由控制電路中的電容控制電路根據不同由發射驅動電路放大的信號頻率控制不同的電容與發射線圈單獨連接。

控制電路包括第一運算放大器U1：1、第二運算放大器U1B、第一二極體D1、第二二極體D2、第三二極體D3、第四二極體D4、第五二極體 D5、第六二極體D6、第七二極體D7、第八二極體D8、第一三極體Q1、第二三極體Q2、第三三極體Q3、第四三極體Q4、第五電容C5、第六電容C6、第七電容C8、第八電容C10、第九電容C11、第十電容C12、第十一電容C13、第十二電容C15、第十三電容C16、第十四電容C17、第十五電容C18、第十六電容C19、第十七電容C20、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9、第十電阻R10、第十一電阻R11、第十二電阻R12、第十三電阻R13、第十四電阻R14、第十五電阻R15和第十六電阻R16；輸入信號與第五電容C5和第六電容C6相連，第一運算放大器U1：1的正向輸入端與第五電容C5相連，第一運算放大器U1：1的正向輸入端通過第三電阻R3接地，第一運算放大器U1：1的反向輸入端通過第一電阻R1接地，第一運算放大器U1：1的反向輸入端通過第九電容C11接地，第一運算放大器U1：1的反向輸入端通過第十電阻R10與輸出信號相連，第一運算放大器U1：1的反向輸入端通過第七電容C8與輸出信號相連，第一運算放大器U1：1的反向輸入端與第五電阻R5、第七電阻R7、第一三極體Q1的集電極相連和第三二極體D2的負極相連，第一運算放大器U1：1的輸出端與第五電阻R5和第六電阻R6相連，第一三極體Q1的發射極與第二三極體Q2的發射極、第九電阻R9、第三二極體 D3的正極、第四二極體D4的負極、第五電阻R5、第七電阻R7、第一三極體Q1的集電極和輸出信號相連，第一三極體Q1的基極與第七電阻R7 和第一二極體D1的正極相連，第二三極體Q2的集電極通過第七電容C8 接地，第二三極體Q2的集電極與第八電阻R8相連，第二三極體Q2的發射極與第一三極體Q1的發射極、第九電阻R9、第三二極體D3的正極、第四二極體D4的負極、第五電阻R5、第七電阻R7、第一三極體Q1的集電極和輸出信號相連，第一二極體D1的負極通過第十電容C12接地，第一二極體D1的負極與第六電阻R6和第二二極體D2的正極相連，第二二極體D2的負極與第八電阻R8和第二三極體Q2的基極相連，第三二極體 Q3的正極與第一三極體Q1的發射極、第九電阻R9、第二三極體Q2的發射極、第四二極體D4的負極、第五電阻R5、第七電阻R7、第一三極體 Q1的集電極和輸出信號相連，第三二極體D3的負極與第九電容C11、第十一電容C13、第一電阻R1、第五電阻R5、第七電阻R7、第十電阻R10 和第一運算放大器U1：1的反向輸入端相連，第四二極體D4的正極與電源負極相連，第四二極體D4的負極與第一三極體Q1的發射極、第九電阻 R9、第二三極體Q2的發射極、第三二極體D3的正極、第五電阻R5、第七電阻R7、第一三極體Q1的集電極和輸出信號相連，第八電容C10與第七電容C8和第九電阻R9相連；第二運算放大器U2：1的正向輸入端通過第四電阻R4接地，第二運算放大器U2：1的正向輸入端與第六電容C6、第十二電容C15和第十一電阻R11相連，第二運算放大器U2：1的反向輸入端通過第二電阻R2接地，第二運算放大器U2：1的輸出端與第十二電阻R12和第十三電阻R13相連，第三三極體Q3的集電極通過第十六電容 C19相連，第三三極體Q3的集電極與第十六電阻R16和第七二極體D7 的負極相連，第三三極體Q3的發射極與第四三極體Q4的發射極相連，第三三極體Q3的基極與第十六電阻R16和第五二極體D5的正極相連，第四三極體Q4的集電極與第十四電阻R14和第十四電容C17相連，第四三極體Q4的發射極與第三三極體Q3的發射極相連，第四三極體Q4的基極與第十四電阻R14和第六二極體D6的正極相連，第五二極體D5的正極與第十六電阻R16和第三三極體Q3的基極相連，第五二極體D5的負極通過第十三電容C16接地，第五二極體D5的負極與第十一電阻R11、第十二電阻R12、第八電容C15、第十三電阻R13、第十二電容C15、第六二極體D6的負極、第七二極體D7的正極、第八二極體D8的負極和輸出信號相連，第六二極體D6的正極與第十四電阻R14和第四三極體D4的基級相連，第六二極體D6的負極與第十一電阻R11、第十二電阻R12、第十三電阻R13、第十二電容C15、第十三電容C16、第五二極體D5的負極、第七二極體D7的正極、第八二極體D8的負極和輸出信號相連，第七二極體D7的正極與第十一電阻R11、第十二電阻R12、第十三電阻R13、第十二電容C15、第十三電容C16、第五二極體D5的負極、第六二極體D6的負極、第八二極體D8的負極和輸出信號相連，第七二極體D7的負極與第十六電阻R16、第十六電容C19和第三三極體Q3的集電極相連，第八二極體D8的正極通過第十七電容C20接地，第八二極體D8的負極與第十一電阻R11、第十二電阻R12、第十三電阻R13、第十二電容C15、第十三電容C16、第五二極體D5的負極、第六二極體D6的負極、第七二極體 D7的正極和輸出信號相連，第十五電容C18與第十五電阻R15和第十四電容C17相連。

本實用新型在使用過程中，控制電路中的信號發射電路發出一個初始信號並傳送至發射驅動電路，發射驅動電路將信號放大到期望的功率範圍，並將放大後的信號傳送至諧振電容陣列電路，控制電路中電容控制電路針對不同頻率的信號對諧振電容陣列電路中不同的電容進行切換，切換後的電容與發射電路相連接進行發送。

本實用新型可以將信噪比提升10％～20％，這部分提高在有效信號微弱時對地層的準確響應非常關鍵，特別是在當地層電阻率高於300Ω·m時尤為突出。

以上說明對本實用新型而言只是說明性的，而非限制性的，本領域普通技術人員理解，在不脫離權利要求所限定的精神和範圍的情況下，可作出的任何修改、變化或等效形式都將落入實用新型的保護範圍之內。