[畢業(yè)設(shè)計精品] 基于multisim聲波測井儀仿真設(shè)計與實現(xiàn)

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1、目錄前言…………………………………………………………………………………2第一章聲波發(fā)射電路的應(yīng)用現(xiàn)狀及實驗意義…………………………………3第二章聲波發(fā)射電路基本原理…………………………………………………42.1MOS管的工作原理……………………………………………………42.2CMOS反相器的工作原理………………………………………………52.3555定時器的原理及應(yīng)用……………………………………………72.4整流電路基本原理……………………………………………………102.5整體聲波發(fā)射電路原理……………………………

2、…………………11第三章Multisim電路仿真分析及電路調(diào)試結(jié)果………………………………13第四章聲波發(fā)射電路的分析改進………………………………………………184.1基于保護場效應(yīng)管V4的技術(shù)改進……………………………………184.2基于分析原電路各段信號變化的改進………………………………19第五章運用Protel設(shè)計印制電路板…………………………………………24第六章實驗總結(jié)………………………………………………………………27參考文獻……………………………………………………………………………28致謝……………

3、……………………………………………………………………28附錄實驗電路板照片…………………………………………………………29前言在學(xué)校的大力提倡與鼓勵之下，我們小組通過申請獲得參加此次科技創(chuàng)新活動的機會。該創(chuàng)新課題由付建偉老師提出整個實驗的基本框架構(gòu)想，并提供實驗場所和器材，同時細(xì)致悉心地進行全程實驗指導(dǎo)，提供幫助。實驗主要在假期進行，整個過程共分五個階段，第一階段為電子電路基本知識掌握階段，第二階段為電路原理圖分析探討以及線路板連接及調(diào)試階段，第三階段為嘗試性改進階段，第四階段為電路板制作階段，第五階段實驗分析及

4、總結(jié)階段。本次試驗以此五步有序進行，基本完成了實驗要求，充分學(xué)習(xí)了電子電路基本知識，掌握了聲波發(fā)射電路的原理，并經(jīng)過不斷探討，反復(fù)嘗試，從而設(shè)計出了符合實驗要求的電子電路，制作出電路板，之后對電路進行實際分析與實驗可靠性驗證，最后在之前的基礎(chǔ)上總結(jié)實驗內(nèi)容撰寫實驗報告。第一章聲波發(fā)射電路的應(yīng)用現(xiàn)狀及實驗意義測井儀是測井作業(yè)中所必需的核心元件。聲波測井中，測井儀需要在深井高溫高壓的環(huán)境下使用，這對使用條件及組合功能的要求較高。而現(xiàn)今大多數(shù)油田廣泛采用1609補償聲波測井儀，這種類型的測井儀，其發(fā)射電路的CMOS場效

5、應(yīng)管易損壞，從而影響了測井儀的使用壽命。究其原因，原來1609補償聲波測井儀的發(fā)射電路存在缺陷，即原電路中的CMOS場效應(yīng)管之一易于被擊穿而損壞，有些油田拒絕使用CMOS場效應(yīng)管，改用可控硅代替CMOS場效應(yīng)管作發(fā)射開關(guān)。但是，美國阿拉斯加公司在1609電子線路設(shè)計中，最早使用的就是可控硅，經(jīng)過一段時間的使用，發(fā)現(xiàn)可控硅抗干擾能力較差，比較容易產(chǎn)生誤觸發(fā)，造成儀器工作不正常；聲波觸發(fā)時間要求準(zhǔn)確，可控硅作發(fā)射開關(guān)時，觸發(fā)脈沖上升前沿不是非常陡峭，造成發(fā)射誤差；而且由于可控硅關(guān)斷時間的不確定性，造成儀器工作電流較大

6、(200mA)，從而影響組合測井時其他儀器的正常工作。阿拉斯加公司發(fā)現(xiàn)問題后，改用CMOS場效應(yīng)管做發(fā)射開關(guān)。該種器件是電壓可控器件，它可以執(zhí)行滿意的開關(guān)功能，具有體積小、功耗低等優(yōu)點。在節(jié)約能源的同時，徹底消除了可控硅的誤導(dǎo)現(xiàn)象，提高了測井成功率。而新一代的改進后的1609補償發(fā)射儀發(fā)射電路，徹底地解決了發(fā)射激勵電路易損壞CMOS場效應(yīng)管元器件的問題，儀器的可靠性較高。本實驗將采用更先進的VMOS管作為發(fā)射開關(guān)，通過深入分析測井儀發(fā)射電路的工作原理及其存在的缺陷，嘗試新的可行的電路組合，調(diào)試成功后，用計算機軟件

7、制作電路板模型，并制成電路板，然后將其連接至測井儀工作電路中，檢驗其效能。從而達到改進原有技術(shù)，提高儀器的可靠性，以增加聲波測井儀的使用壽命的目的，同時制成的電路板可應(yīng)用于聲波測井的實際作業(yè)中，突出了其使用價值。如此，本次創(chuàng)新實驗就具有了重要的意義。第二章聲波發(fā)射電路基本原理聲波發(fā)射電路分為三大模塊：整流電路、控制電路及發(fā)射激勵電路，所設(shè)計電路的各個部分間關(guān)系如下：壓電陶瓷換能器外接換能器初始電信號實驗電路模塊化示意圖實驗中需用到的電子器件主要有MOS管，555定時器，整流器等，下面對所用元器件和電路做以介紹。2

8、.1MOS管的工作原理MOS管作為開關(guān)電路在數(shù)字電路或系統(tǒng)中應(yīng)用非常廣泛，它的作用對應(yīng)于有觸點開關(guān)的“斷開”或“閉合”，但在速度和可靠性方面比機械開關(guān)優(yōu)越得多。圖2-1-1（b）所示為N溝道增強型MOS管構(gòu)成的開關(guān)電路，其實是NMOS管構(gòu)成的反相器。VI＝VGS，VO＝VDS，VT為其開啟電壓。圖2-1-1（a）為NMOS管的輸出VGS為MOS管柵極和原極之間電壓特性曲線