专利名称：井下工程参数测试的小信号放大器的陷波电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种小信号放大器，具体地说，是涉及一种用于测试井下工程参数的 小信号放大器的陷波电路。
背景技术：
井下工程参数包括压力、温度、钻压、扭矩、加速度、弯曲应力等多种参数，都来自 于钻井现场的各种传感器。在井下几千米处，环境十分恶劣，温度高达20(TC、压强高达几十 MPa，钻头在工作过程中产生极强的振动，以及钻井液的腐蚀性等将对井下仪器产生重大的 影响，由此传感器输出的信号会夹杂着井下环境产生的各种噪声。而在钻井现场，井架等重 型设备的屏蔽干扰和钻井液泵、发电机等大型电磁设备也具有强烈干扰。另外，井下工程参 数的信号幅度十分微小，一般为μ V数量级，很容易被淹没于噪声之中，难于被检测。因此，井下工程参数测试的小信号放大器必须具备耐高温、高压、腐蚀，抗冲击、振 动，高稳定度，强噪声抑制能力等性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种井下工程参数测试的小信号放大器的陷波电路，用于 在进行参数测试的过程中抑制井下环境中的各种工频干扰。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下井下工程参数测试的小信号放大器的陷波电路，其特征在于，包括相互并联的低 通滤波器和高通滤波器。所述低通滤波器由第一运算放大器和第一T网络构成，所述第一T网络由电阻R1、 电阻R2和电容C3组成，电阻Rl与电阻R2串联，电容C3 —端与电阻R1、电阻R2的连接点 连接，另一端与高通滤波器的输入端连接，电阻R2的输出端与第一运算放大器的同相输连 接端相连，第一运算放大器的反相连接端与其输出端连接。所述高通滤波器由第二运算放大器和第二T网络构成，所述第二T网络由电容Cl、 电容C2和电阻R3组成，电容Cl与电容C2串联后，其输入端与电阻Rl的输入端相连，其输 出端与电阻R2的输出端相连，电阻R3的另一端与第二运算放大器的输入端连接，第二运算 放大器的反相连接端与其输入端相连，其同相连接端与可变电阻&的调节端相连，可变电 阻&的其余两端分别与电源、第一运算放大器的输出端连接。所述电阻Rl与电阻R2的阻值相等。所述电容Cl与电容C2的电容值相等。所谓陷波电路，即是指带阻滤波器，本发明主要利用双T网络与运算放大器来构 成一个有源双T陷波电路，使电路形成一个带阻频段，从而对非信号频段的干扰形成抑制 功能。本发明设计合理，能够有效地抑制井下工程中信号周围的各种工频干扰，以便后 续电路对各种干扰进行消除。本发明主要用于噪声干扰强烈的恶劣环境中，特别是井下工程中的信号参数测试。
图1为发明的电路原理图。图2为本发明中陷波电路的幅频特性曲线。
具体实施例方式如图1所示，井下工程参数测试的小信号放大器的陷波电路，包括相互并联的低 通滤波器和高通滤波器。所述低通滤波器由第一运算放大器和第一T网络构成，所述第一T网络由电阻R1、 电阻R2和电容C3组成，电阻Rl与电阻R2串联，电容C3 —端与电阻R1、电阻R2的连接点 连接，另一端与高通滤波器的输入端连接，电阻R2的输出端与第一运算放大器的同相输连 接端相连，第一运算放大器的反相连接端与其输出端连接。所述高通滤波器由第二运算放大器和第二 T网络构成，所述第二 T网络由电容Cl、 电容C2和电阻R3组成，电容Cl与电容C2串联后，其输入端与电阻Rl的输入端相连，其输 出端与电阻R2的输出端相连，电阻R3的另一端与第二运算放大器的输入端连接，第二运算 放大器的反相连接端与其输入端相连，其同相连接端与可变电阻&的调节端相连，可变电 阻&的其余两端分别与电源、第一运算放大器的输出端连接。所述电阻Rl与电阻R2的阻值相等。所述电容Cl与电容C2的电容值相等。井下工程参数的有用信号范围覆盖50Hz点，50Hz工频干扰通过电磁感应方式从 导线及其他途径串入信号，严重时可将有用信号全部淹没。针对这种情况所采取的措施便 是增加电路消除干扰，在消除干扰前，需要对各种干扰源进行抑制，本发明采用双T有源带 阻滤波器来实现干扰源的抑制。双T有源带阻滤波器的特性主要取决于两个方面，在双T网络中，两支路的R、C的 对称程度决定陷波点的衰减能达到的最低限度。只有保持R、R和R/2之间以及C、C和2C 之间的严格对称关系，才能使对应于Qci的频率的信号互相抵消，衰减到零。选择容差 的元件，经过严格匹配可以实现-40dB到-60dB的衰减。陷波点的衰减程度将影响信号的 质量，衰减不够将降低信噪比。带阻宽度由& = kR和队=(l-k)R决定。图2为陷波电路的幅频特性曲线，根据图2可知，陷波器的中心频率& = 50Hz,因 为电容标称系列中的标称值与电阻标称值相比要少，故先设电容值，再计算电阻值。取C = 0. 1 μ F,即 f0 = 1/2 31 R1C = 50Hz，则 Rl = 31. 8ΚΩ。R/2用两只31. ^Ω的电阻并联即可，电容2C用两只0. 1 μ F的电容并联即可。取 品质因素Q为10，则k = 1-1/4Q = 0. 975。所以陷波器的3dB带宽为f。/Q = 10Hz。随着 Q值增加，相应的3dB带宽减小。电路图中的R为任意值，如果(I-Iorccr1，则电路中的 正反馈运放可以不用。本实验我们取R= IOkQ的可变电阻器。本发明采用温度系数小的 银云母、钽电容或聚碳酸酯电容，精密电阻器由0. 的电阻和的电容进行匹配。
权利要求
1.井下工程参数测试的小信号放大器的陷波电路，其特征在于，包括相互并联的低通 滤波器和高通滤波器。
2.根据权利要求1所述的井下工程参数测试的小信号放大器的陷波电路，其特征在 于，所述低通滤波器由第一运算放大器和第一 T网络构成，所述第一 T网络由电阻R1、电阻 R2和电容C3组成，电阻Rl与电阻R2串联，电容C3 —端与电阻R1、电阻R2的连接点连接， 另一端与高通滤波器的输入端连接，电阻R2的输出端与第一运算放大器的同相输连接端 相连，第一运算放大器的反相连接端与其输出端连接。
3.根据权利要求2所述的井下工程参数测试的小信号放大器的陷波电路，其特征在 于，所述高通滤波器由第二运算放大器和第二 T网络构成，所述第二 T网络由电容Cl、电容 C2和电阻R3组成，电容Cl与电容C2串联后，其输入端与电阻Rl的输入端相连，其输出端 与电阻R2的输出端相连，电阻R3的另一端与第二运算放大器的输入端连接，第二运算放大 器的反相连接端与其输入端相连，其同相连接端与可变电阻Rp的调节端相连，可变电阻Rp 的其余两端分别与电源、第一运算放大器的输出端连接。
4.根据权利要求3所述的井下工程参数测试的小信号放大器的陷波电路，其特征在 于，所述电阻Rl与电阻R2的阻值相等。
5.根据权利要求3所述的井下工程参数测试的小信号放大器的陷波电路，其特征在 于，所述电容Cl与电容C2的电容值相等。
全文摘要
本发明公开了一种井下工程参数测试的小信号放大器的陷波电路，属于信号干扰抑制技术，主要解决了现有技术中井下工程参数测试时信号干扰太强难以准确测试的问题。本发明采用双T网络和运算放大器构成一个双T有源陷波电路，通过电路中R、C的对称设置来决定陷波点的衰减能达到最低限度，实现对各种干扰频段的抑制作用。本发明设计合理，元器件性能稳定，能够有效地抑制井下工程中信号周围的各个噪声干扰，提高信号参数测试的准确性。
文档编号E21B47/00GK102094619SQ200910216759
公开日2011年6月15日 申请日期2009年12月14日 优先权日2009年12月14日
发明者黄友华 申请人:武侯区巅峰机电科技研发中心