一種核磁共振測(cè)井儀能量泄放與微弱信號(hào)接收電路設(shè)計(jì)

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1、一種核磁共振測(cè)井儀能量泄放與微弱信號(hào)接收電路設(shè)計(jì)摘要：針對(duì)核磁共振儀器需在同一天線上進(jìn)行高壓發(fā)射與極微弱信號(hào)接收的特點(diǎn)，提出一種高壓能量泄放與微弱信號(hào)接收電路的設(shè)計(jì)。高壓能量泄放電路主要完成儀器發(fā)射后殘留在天線上剩余能量的泄放工作。微弱信號(hào)接收電路主要完成對(duì)極微弱信號(hào)進(jìn)行放大濾波處理的功能，同時(shí)隔離發(fā)射時(shí)天線上的高壓信號(hào)以保護(hù)接收電路，并對(duì)所設(shè)計(jì)的前放接收電路的噪聲水平進(jìn)行分析與測(cè)試。目前該泄放與前放接收電路已經(jīng)成功應(yīng)用于儀器的設(shè)計(jì)中，并得到了很好的應(yīng)用效果。關(guān)鍵詞：核磁共振能量泄放信號(hào)調(diào)理核磁回波一種核磁共振測(cè)

2、井儀能量泄放與微弱信號(hào)接收電路設(shè)計(jì)摘要：針對(duì)核磁共振儀器需在同一天線上進(jìn)行高壓發(fā)射與極微弱信號(hào)接收的特點(diǎn)，提出一種高壓能量泄放與微弱信號(hào)接收電路的設(shè)計(jì)。高壓能量泄放電路主要完成儀器發(fā)射后殘留在天線上剩余能量的泄放工作。微弱信號(hào)接收電路主要完成對(duì)極微弱信號(hào)進(jìn)行放大濾波處理的功能，同時(shí)隔離發(fā)射時(shí)天線上的高壓信號(hào)以保護(hù)接收電路，并對(duì)所設(shè)計(jì)的前放接收電路的噪聲水平進(jìn)行分析與測(cè)試。目前該泄放與前放接收電路已經(jīng)成功應(yīng)用于儀器的設(shè)計(jì)中，并得到了很好的應(yīng)用效果。關(guān)鍵詞：核磁共振能量泄放信號(hào)調(diào)理核磁回波一種核磁共振測(cè)井儀能量泄放與

3、微弱信號(hào)接收電路設(shè)計(jì)摘要：針對(duì)核磁共振儀器需在同一天線上進(jìn)行高壓發(fā)射與極微弱信號(hào)接收的特點(diǎn)，提出一種高壓能量泄放與微弱信號(hào)接收電路的設(shè)計(jì)。高壓能量泄放電路主要完成儀器發(fā)射后殘留在天線上剩余能量的泄放工作。微弱信號(hào)接收電路主要完成對(duì)極微弱信號(hào)進(jìn)行放大濾波處理的功能，同時(shí)隔離發(fā)射時(shí)天線上的高壓信號(hào)以保護(hù)接收電路，并對(duì)所設(shè)計(jì)的前放接收電路的噪聲水平進(jìn)行分析與測(cè)試。目前該泄放與前放接收電路已經(jīng)成功應(yīng)用于儀器的設(shè)計(jì)中，并得到了很好的應(yīng)用效果。關(guān)鍵詞：核磁共振能量泄放信號(hào)調(diào)理核磁回波高壓隔離中圖分類(lèi)號(hào)：tn912一、引言核磁

4、共振測(cè)井可直接測(cè)量地層孔隙中可動(dòng)流體的信息，可定量確定自由流體、束縛水、滲透率及孔徑分布，其孔隙測(cè)量不受巖石骨架礦物成分的影響。在過(guò)去的近20年里，核磁共振測(cè)井儀器研制和資料應(yīng)用一直是石油測(cè)井領(lǐng)域的熱點(diǎn)和前沿領(lǐng)域，受到廣泛關(guān)注[1]。本文主要介紹一種關(guān)于核磁共振測(cè)井儀能量泄放與微弱信號(hào)接收電路的設(shè)計(jì)，重點(diǎn)分析能量泄放與微弱信號(hào)接收電路的設(shè)計(jì)原理與功能，并對(duì)接收電路的高壓隔離一體化設(shè)計(jì)進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)明，最后對(duì)接收電路的噪聲水平進(jìn)行分析。目前該電路設(shè)計(jì)已經(jīng)成功應(yīng)用于核磁共振儀器上，并取得了良好的應(yīng)用效果。二、核磁共振測(cè)井

5、能量泄放電路設(shè)計(jì)（一）核磁共振cpmg序列發(fā)射與接收模型核磁共振測(cè)井主要采用圖1方式發(fā)射激勵(lì)信號(hào)并產(chǎn)生相應(yīng)的回波信號(hào)。如圖1所示的這種典型的核磁共振工作方式稱(chēng)為cpmg序列。首先需要d0的激化時(shí)間來(lái)完成地層的磁激化，使其探測(cè)深度范圍內(nèi)的地層中氫原子的核磁矩能夠朝著靜磁場(chǎng)方向激化，然后發(fā)射90度脈沖信號(hào)使其核磁矩扳倒90度，其后每隔d2時(shí)間發(fā)射180度脈沖使其在同一平面的兩個(gè)速度不同的矢量重合產(chǎn)成回波信號(hào)，這種激勵(lì)接受方式稱(chēng)為cpmg序列[2]。圖1：核磁共振cpmg序列發(fā)射與接收模型核磁共振測(cè)井主要采用cpmg序

6、列來(lái)進(jìn)行工作，采集一系列回波信號(hào)，并計(jì)算回波的幅值與相位，以此來(lái)制作相應(yīng)的指數(shù)衰減曲線從而進(jìn)行t2譜反演標(biāo)定底層的孔隙度、滲透率、束縛水等信息。由于發(fā)射與接收均在同一天線上進(jìn)行，所以對(duì)泄放電路以及微弱信號(hào)接收電路與高壓的隔離需要做特別地設(shè)計(jì)。（二）能量泄放電路設(shè)計(jì)核磁共振測(cè)井中能量泄放電路是保證核磁共振儀器能夠有效進(jìn)行信號(hào)放大濾波預(yù)處理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它的設(shè)計(jì)好壞直接影響到后面對(duì)回波信號(hào)的接收信噪比[3]。它主要作用是在儀器進(jìn)行高壓激勵(lì)脈沖發(fā)射完成后能夠快速有效的泄放掉天線探頭上多余的殘留能量，以保證地層回波信號(hào)到來(lái)

7、時(shí)候天線探頭上保持一個(gè)低噪聲的狀態(tài)，從而在接收回波信號(hào)時(shí)保證其輸入信噪比。其原理圖見(jiàn)圖2所示：圖2：能量泄放電路原理圖圖2由兩個(gè)相同的電路組成，它們相應(yīng)地接到天線探頭與前放輸入并聯(lián)的兩端。背靠背的場(chǎng)效應(yīng)管q9/q10和q11/q12通過(guò)res3、res4端連接r3和r4兩個(gè)10歐姆功率電阻后與天線探頭與前放輸入的并聯(lián)端相連。這兩個(gè)電阻體積很大，功率在45w，需要安裝在儀器骨架上以盡快散熱。從功率放大(主泄放)電路出來(lái)的幅值為175v的脈沖經(jīng)過(guò)變壓器t1～t4轉(zhuǎn)變成17.5v，這樣電流增加了10倍提高了電流驅(qū)動(dòng)能力

8、，可以很快使功率場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通。由于這四路并聯(lián)電路原理一樣，因而以其中一路來(lái)分析加以說(shuō)明。當(dāng)dumpon信號(hào)有效進(jìn)入hi1、lo1與hi2、lo2時(shí)，一路信號(hào)經(jīng)過(guò)二極管d1，使場(chǎng)效應(yīng)管q1導(dǎo)通，給功率場(chǎng)效應(yīng)管q9的柵極充電并使之導(dǎo)通。當(dāng)dumpon信號(hào)無(wú)效時(shí)，由于二極管d1的存在，q9將繼續(xù)保持導(dǎo)通。當(dāng)dumpoff信號(hào)有效加載到輸入端時(shí)，晶體管q5導(dǎo)通，使得q9的柵極放電