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首页 【word】 INA114及CLASS-D放大器在石油测井仪器中的应用

【word】 INA114及CLASS-D放大器在石油测井仪器中的应用.doc

【word】 INA114及CLASS-D放大器在石油测井仪器…

孔睛川
2017-09-30 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《【word】 INA114及CLASS-D放大器在石油测井仪器中的应用doc》,可适用于综合领域

【word】INA及CLASSD放大器在石油测井仪器中的应用INA及CLASSD放大器在石油测井仪器中的应用内蒙古石油Lr年第期INAII及CLASSD放大器在石油测井仪器中的应用刊,智杰(中原油田采油三厂准备大队油管修复队)摘要:本文分析了目前测井仪器产生误差的一些原因,并提出了两种提高测量电路测量精度的方法其中介绍了INA及CLASSD两种放大器的工作原理,设计方法,性能优缺点及在使用中应注意的事项试验证明:在测量电路中采用仪器放大器代替通用放大器,可以大大提高测井仪器的测量精度关键词:仪器放大器INAICLASSD运算放大器共模干扰噪声测井仪器精度引言石油测井仪器在石油工业中起着很关键的作用,由它测得的测井曲线能够很好反映真实地层,有效的指导石油勘探开发开采的进行其中,测井仪器的精度决定了测井曲线反映真实地层的接近程度但就我们目前使用的测井仪器来看,精度并不能达到生产的要求以电阻率类测井仪器为例,在地层电阻率值的高端,仪器的线性比较容易满足精度要求,而在地层电阻率的低端,仪器的线性往往难以满足较高的要求究其原因,主要有两方面:一是测量电路本身在测量时产生误差二是由于噪声信号混入测量回路中,叠加在真实信号中二者都会导致实际测量值的精度和线性度降低对于小信号来说,同样的噪声干扰会造成较大的相对误差因此,如果能切实有效地降低噪声信号对测量电路的影响,则可以有效提高测井仪器的测量精度下面我们就介绍了我们生产中所使用的两利仪器放大器,用以降低噪声信号对测量电路的影响INAI型放大器的应用II测量电路的误差分析我们将以SDT一电位梯度下井仪测量电路的改进为例,介绍INAI型放大器优化测量电路的方法由于该仪器是同时并测电位,梯度四路信号,测量电路的前置放大级不能采用一端接地,一端反馈放大的方式,只能采用如图所示的双端差动输入的放大方式以前选用通用型高精度运算放大器ADOP来做前置放大器在考虑到噪声干扰的情况下可以求出输出电压Uo增加了一个噪声项在理想情况下,有一RRl成立,并且无论有无噪声干扰,输出端电压都应相同但在实际中,即使采用误差为的高精度电阻,也很难保证测量电路达到式()所代表的理想条收稿日期:OO一O件在满足不了式()时,测量电路输出端显然会产生误差在地层电阻率小于im时,地层原始信号小于~V,干扰信号即使不大,在仪器测量段的低端也能对下井仪器的测量精度和线性造成严重影响图双端差动输入放大方式I测量电路的改进通过以上分析可以看出,造成这种测量电路精度下降的主要原因是个电阻之间无法做到很好的匹配为了抑制这种不平衡所造成的对原始信号放大的线性度的降低以及干扰信号的窜扰,决定采用仪器放大器INAI代替通用放大器做为测量电路的前置放大器INAI是通用的仪器放大器,具有非常高的精度INAl由个运放组成,其内部电阻由激光刻制,因此一致性非常好,即使在温度变化时也能保持一致,基本上达到了式()的理想条件INAI的使用非常简单,外部电路只要为其提供正负电源,输入信号分别接U,U一,再焊接一个增益控制电阻RG即可表是分别采用ADOP和INAl作为SDT一电位梯度下井仪m梯度测量电路前置放大器的测量结果从表可以看出,采用仪器放大器作为双端输入信号的前置放大器,有效地解决了电阻匹配失调造成的非线性误差,从而大大地提高了下井仪器的测量精度,尤其是仪器低端的测量精度年第期,孙智杰INAll及CLASSD放大器在石油测井仪器中的应用表分别采用ADOPO和INA做前置放大器的测量结果对比档位档l档档档档档档标准电阻率(flm)压,,,采用AIK)P,误爱’”‘m)~INACLASSD型放大器的应用CLASSD型放大器的工作原理CLASSD并不是一个新技术,分离元件式的CLASSD可追踪到O年代但随着集成电路技术的发展,集成式的CLASSD因其优越的性能在半导体领域得到了广泛的应用,尤其是在便携式袖珍式的电子产品中和音频领域CLASSD的优越性可归结为以下两点:()放大器的能量利用效率高,可达以上,无用功耗小()放大器的产热很低这意味着不需大的散热装置,器件的体积可做的更小CLASSD放大器是一种工作在开关状态下的放大器,其依赖的技术是称之为脉宽调制技术(PWM),其方法是将低频的模拟信号转换为开关波形,当其功率输出级的一个驱动管完全截住时,另一个驱动管饱和导通反之,当一个驱动管饱和导通时,另一个驱动管完全截住在每一个状态下,放大器对电源能量的消耗都很小其典型电路如图所一不CLASSD放大器在测井仪器中的应用测井仪器中为了让仪器内部温度上升不要太快,以保证仪器工作稳定,常采用保温桶隔热技术,用以阻止外部温度的传入,但这同时也阻止了内部热量的传出途径,所以一般方法是尽量将高产热源元件移置桶外,内部采用节能电路,采用吸热材料等方法CLASSD的优良特性正好与测井仪器的设计要求不谋而合同时,在用电池作为能源的随钻测井中,CLASSD的高能量效率也正好满足了节能的要求以下是一例CLASSD放大器在测井仪器应用实例,Signal图cIASSD电路原理图在电成像仪器XRMI中,使用CLASSD放大器作为电流发射电路功率驱动,图所示l胛I疆图电成像仪器电流发射电路原理图PICF是一个CMOS可编程微处理器,EMCM是仪器电路的主控制模块PICF和EMCM之间串行通讯,地面传下的命令经EMCM解码后经RXTX传给PICF,这命令包含电源模式(W或W),控制模式(开环或闭环),开环下的占空比PICF通过串行线STATUS将自己的状态,发射电压,电流的监视值送回EMCM该电路核心器件是PICF,脉宽调制信号PWM由PICF在程序控制下产生,PWM信号的占空比在开环下可由地面设置,在闭环下通过地面设置一期望发射电压,PICF通过内部比较电路自动调整占空比PWM信号经过开关管,再经低通滤波器后将宽度不同的PWM信号转化为K左右的正弦低频信号,经变压器后向地层发射该电路最大可输出W的功率,若用普通功率放大器产热是难以想象的’CLASSD放大器的缺点及在使用中应注意的问题()CLASSD放大器不适合高频信号的放大因为放大器要求作为比较的三角波频率要远大于倍的被放大的信号频率,这在高频范围内是困难的()CLASSD放大器不适合于对信号的不失真度要求高的场合,因为,放大器对信号的高频成分有较大的衰减,信号的精细成分不能反映出来()CLASSD放大器中使用的三角波对其它电子设备来说是个潜在的射频干扰源,放大器必须很好地屏蔽和接地,低通滤波器必须加在放大器所有的输入及输出端头,包括电源线的端头,以阻住开关谐波对其他电路的干扰()CLASSD在使用中需注意”射穿”问题,也就是说,当一个开关管未完全关闭另一个已经打开这时大电流流过两个开关管,引起能量效率降低,或输出电路的损坏这可通过适当设置开关管的门限电压来避免这一现象的发生(下转第页)工工译,T一=『L厂年第期杨宝刚DSP技术及其在煤矿电机控制与保护中的应用系统实时性保护的一个方面DSP在电机运行控制中的应用在交流电机变频调速中PWM控制已经得到了日益广泛的应用,其中正弦脉宽调制(SPWM)技术主要用于使得逆变器输出电压尽量接近正弦波电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术用于控制电机获得幅值恒定的圆形旋转磁场它能够明显地减少逆变器输出电压的谐波成分及电动机的谐波耗损,降低转矩的脉动DSP在电机控制方面应用最多的就是用于完成如矢量控制等复杂的控制算法以及产生上面所说的PWM波,驱动IGBT等电力电子器件,控制逆变器或整流器的输出,从而实现电动机的数字化控制当然DSP在控制系统中还承担系统相关电气量的检测处理任务,在此就不详细介绍了结论DSP技术正在朝系统级集成方向迈进,它的功能和处理能力将不断增强DSP超强的运算,信号处理能力加之计算的精确程度,用于处理电机保护和控制过程中的复杂运算将非常适合,它在这个领域存在着很大的发展潜力基于DSP和MCU的矿井电机保护和控制系统的研制,对提高煤矿生产安全性及生产自动化,智能化水平具有极其重要的意义参考文献张晓林,路程,崔迎炜DSP技术的应用现状和发展wwwmctcomcn张生果电动机保护的现状和展望机床电器,,()佟为明,李中伟,赵志衡基于DSP和单片机双CPU结构的电动机综合保护器低压电器,,()E翟永昌,黄强,李永丽,李斌基于DSP和单片机CPU结构的微机电动机保护电力自动化设备,年五月,第卷,第五期E刘成印,葛天孝,王雪琪,李国义井下电动机保护存在的问题和发展趋势煤炭技术,,()E张俊洪,赵镜红基于DSP的异步电机矢量控制中小型电机,,()Abstract:DSP,theacronymofdigitalsignalprocessingisusuallyreferingtOthedigitalsignalprocessorsToday,DSPsystemisoccupyingthefieldsofdigitalcommunications,signalprocessing,industrialcontrol,imageprocessingandSOon,thisisbecauseofitspowerfulsignalprocessingcapabilities,rapidprocessingspeedanditsaccuracyThedevelopmentcourseofDSPisbrieflyintroducedinthisarticleThesituationofmotorcontrolandprotectionnowadaysareanalyzed,aswellasthetrendsofdevelopmentinthefutureThisarticlealsoshowstheinstanceinthefieldofmotorcontrolandprotectionbyusingDSPKeywords:DSPMiningMotorDigitalSignalProcessingMotorProtection(上接第页)结论通常,石油测井仪器的传感器输出的微弱信号必须由放大器放大后再送到AD转换电路采集影响测量电路本身测量精度的原因很多,包括传感器的转换精度,测量放大器的稳定性,线性等,因此通过选用高精度的传感器和高精度的放大器可以改善测量电路本身的精度此外,提高测量电路的抗干扰能力也能提高测量电路的测量精度,从而生产出高精度的石油测井仪器通过实践证明,以上两种仪器都能在一定程度上提高测井仪器的精度,可以满足生产的要求,但是CLASSD放大器放大的信号频率范围有限,不能很好地用于高频在使用中应注意对其开关频率的射频干扰的防护,注意屏蔽参考文献E王幸之,王雷,翟成等单片机应用系统抗干扰技术北京航空航天大学出版社,E中国电子科技集团公司第二十二研究所SDT一电位梯度下井仪技术使用说明书(资料)E纪宗南单片机外围器件使用手册输入通道器件分册北京航空航天大学出版社,E庄效桓,李燕民模拟电子技术北京:机械工业出版社,

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