井周超聲成像測井儀主要應(yīng)用于裸眼井和套管井內(nèi)壁環(huán)井周掃描成像測量,同時可測量套管的腐蝕情況。在裸眼井測量中可探測地層裂縫,孔洞和層理結(jié)構(gòu),并綜合方位測井信息判斷地層。儀器工作時是通過電機(jī)驅(qū)動一個收發(fā)一體的超聲波換能器向井壁發(fā)射超聲波并接收從井壁發(fā)射回來的回波。通過對回波信號進(jìn)行采集、計算后即可得到回波到時和回波幅度兩個重要信息:回波到時可以反映井眼大小;回波幅度則可以反映井壁巖性。傳統(tǒng)的超聲測井儀器采用模擬電路的方法來得到回波到時和回波幅度。但是在測井工作中,該方法會帶來較高的誤檢和漏檢率,因此,儀器的可靠性有待進(jìn)一步提高。井周超聲成像儀采用了新的回波信號檢測方法,對回波信號進(jìn)行全波列采集,把回波信號數(shù)字化,再通過數(shù)字信號處理來得到回波信息,解決了傳統(tǒng)超聲測井儀器存在的功耗高、可靠性低等問題。儀器主要包括負(fù)責(zé)超聲波激勵發(fā)射和處理采集回波的前端電路模塊,負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理與通訊的主控電路模塊。本文重點(diǎn)闡述了超聲井周成像儀前端電路模塊部分的設(shè)計。本文首先介紹了論文的研究背景意義和超聲成像測井儀器的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,然后介紹了井周超聲成像儀的基本結(jié)構(gòu)及其工作原理,并根據(jù)超聲成像測井的要求,給出了總體... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

超聲掃描路徑示意圖

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文10第三章發(fā)射采集電路模塊設(shè)計3.1發(fā)射電路設(shè)計井周超聲成像儀采用超聲波壓電換能器實(shí)現(xiàn)電能和機(jī)械能間的轉(zhuǎn)換。在發(fā)射時，需要在換能器兩端加上高壓驅(qū)動信號，才能發(fā)射出足夠能量的超聲波，使換能器能夠接收并識別回波。常用的超聲發(fā)射電路采用的分立元器件和變壓器組合搭建的方案，這種發(fā)射方案可以很容易的達(dá)到上百瓦的發(fā)射功率[14]。但是模擬電路復(fù)雜，穩(wěn)定性和靈活性不高。故本設(shè)計采用了數(shù)字化的設(shè)計方案，由FPGA+MOS驅(qū)動芯片+MOSFET的方法來激勵換能器。同時為了減小發(fā)射電路的發(fā)射尾振，增加了匹配電路模塊，匹配電路將在第四章進(jìn)行詳細(xì)介紹。發(fā)射電路框圖如圖3-1所示。FPGA方波發(fā)生器MOS驅(qū)動芯片MOSEFT匹配電路超聲換能器圖3-1發(fā)射電路框圖Supertex公司是一家混合信號的半導(dǎo)體制造商，主要經(jīng)營高壓模擬和混合信號產(chǎn)品，其還制造專門用于醫(yī)療超聲領(lǐng)域的MOSEFT陣列及其MOSEFT的驅(qū)動芯片等產(chǎn)品。本次設(shè)計選用了Supertex公司的超聲波MOSEFT驅(qū)動器MD1813和互補(bǔ)MOSEFT陣列TC6320和TC2320。其典型電路如圖3-2所示。圖3-2發(fā)射電路圖[15]

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文16有用的回波信號會淹沒在噪聲中，在這種情況下，如果不對信號進(jìn)行濾波就直接利用ADC對信號進(jìn)行采集，ADC無法采集到有用的回波數(shù)據(jù)�；夭ㄐ盘柕念l率為250kHz，頻率遠(yuǎn)離250kHz的信號都可以視為噪聲信號，可以設(shè)計一個帶通濾波器濾除無用的噪聲信號。帶通濾波器常用品質(zhì)因數(shù)Q來描述濾波器的選擇特性，品質(zhì)因數(shù)Q計算公式如式(3-1)所示：00hlffQBff（3-1）式(3-1)中，Q為濾波器品質(zhì)因數(shù)，0f為濾波器的中心頻率，hf和lf是帶通濾波器的上、下截止頻率（-3dB截止頻率），hf和lf之差就是濾波器的-3dB帶寬。由式(3-1)和圖3-9可以看出，濾波器的帶寬越小，Q值越大，濾波器的選擇特性越好。雖然理論上濾波器的Q值越高越好，但是設(shè)計的濾波器Q值過高時，會導(dǎo)致設(shè)計的濾波器階數(shù)較多，硬件需要的電路面積也更多，設(shè)計出的濾波器也很容易發(fā)生自激現(xiàn)象，所以在確定濾波器的帶寬時應(yīng)綜合考慮。綜合考慮電路尺寸要求和模擬電路對濾波電路的選頻要求，設(shè)計了中心頻率為250kHz，-3dB通帶帶寬50kHz的帶通濾波電路。圖3-9帶通濾波器對不同Q值響應(yīng)圖常見的濾波器類型有巴特沃斯、切比雪夫和貝塞爾三種。巴特沃斯濾波器在其通頻帶內(nèi)頻率響應(yīng)曲線近似線性，沒有起伏，在阻頻帶緩慢下降為0。切比雪夫?yàn)V波器在過度帶衰減迅速，但是在通頻帶內(nèi)存在幅度波動。貝塞爾濾波器相比巴特沃

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3440514