专利名称：一种二维核磁共振测井仪隔离与微弱信号预处理电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电路，尤其涉及一种二维核磁共振测井仪隔离与微弱信号预处理电路。
背景技术：
当前所有核磁共振测井仪大都将隔离电路与微弱信号预处理电路进行分离设计。由于核磁信号十分微弱，板间的信号连接线很容易引入噪声，从而降低仪器的信噪比。此外，由于核磁仪器需要高压激励脉冲发射同时伴随微弱信号接收，分离设计的隔离电路与微弱信号处理电路之间过长的高压电路板间引线也会带来很多安全隐患。并且，两个电路单独设计会增加仪器中电路的体积，增加功耗。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是克服目前核磁共振测井仪采用隔离电路与微弱信号预处理电路分离设计而导致的信噪比低以及安全隐患较多的缺陷。为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种二维核磁共振测井仪隔离与微弱信号预处理电路，包括兼容在一块电路板上的高压隔离电路及微弱信号预处理电路，所述高压隔离电路及微弱信号预处理电路均连接在天线的两根馈线上，所述天线的两根馈线上各自连接有接收开关SI，两根馈线之间连接有软泄放开关S2 ;所述高压隔离电路(10)隔离所述天线上的高压激励信号，所述微弱信号预处理电路(20)对所述天线接收的微弱回波信号进行滤波降噪和放大。优选地，所述高压隔离电路(10)连接所述天线的两根馈线位于所述接收开关SI和软泄放开关S2之前的位置，以及连接所述天线的两根馈线位于所述接收开关SI和软泄放开关S2之后的位置。优选地，所述高压隔离电路(10)包括输入高电压检测电路(11)、收发控制逻辑电路(13)以及驱动电路(14)，其中:所述输入高电压检测电路(11)，连接所述天线的两根馈线位于所述接收开关SI和软泄放开关S2之前的位置，在所述天线上具有高电压时产生高压控制信号并输出至所述收发控制逻辑电路(13)；所述收发控制逻辑电路(13)，接入收发切换控制信号以及软泄放控制信号，在接收到所述输入高电压检测电路(11)输入的高压控制信号时，根据所述高压控制信号产生断开两根馈线上的接收开关SI的接收控制信号并发送给所述驱动电路(14);在所述天线进行高压发射时，产生闭合连接在所述两根馈线之间的软泄放开关S2的软泄放控制信号并发送给所述驱动电路(14);在所述天线进行高压发射后且接收信号之前，根据所述软泄放控制信号及收发切换控制信号产生导通所述接收开关SI的接收控制信号和导通所述软泄放开关S2的软泄放控制信号发送给所述驱动电路(14);在软泄放完成后根据所述软泄放控制信号及收发切换控制信号产生导通所述接收开关SI的接收控制信号和断开所述软泄放开关S2的软泄放控制信号发送给所述驱动电路(14)；所述驱动电路(14)，根据所述接收控制信号控制所述接收开关SI，根据所述软泄放控制信号控制所述软泄放开关S2。优选地，所述高压隔离电路(10)包括输出高电压检测电路(12)，其中:所述输出高电压检测电路(12)，连接所述天线的两根馈线位于所述接收开关SI和软泄放开关S2之后的位置，在所述天线上具有高电压且所述输入高电压检测电路(11)失效时，产生所述高压控制信号并输出至所述收发控制逻辑电路(13)。优选地，所述微弱信号预处理电路包括低噪声放大电路(21)、接收放大电路(22)和差分输出电路(23)，其中:所述低噪声放大电路(21)，降低输入噪声电压并放大微弱回波信号；所述接收放大电路(22)，对所述低噪声放大电路(21)输出的微弱回波信号进行高通滤波和低通滤波；所述差分输出电路(23)，将经过所述接收放大电路(22)高通和低通滤波后的微弱回波信号转化为差分信号并输出。优选地，所述低噪声放大电路(21)包括并联的两组差分放大器(211)以及连接所述两组差分放大器(211)的反相放大电路(212)。优选地，所述接收放大电路(22)包括串联的高通滤波器和低通滤波电路。优选地，所述高通滤波器包括巴特沃兹高通滤波器(221)。优选地，所述低通滤波电路包括椭圆低通滤波电路(222)。优选地，所述差分输出电路(23)包含有单端转双端差分驱动输出放大器(231)。与现有技术相比，本实用新型的实施例可以对二维核磁共振测井仪高压发射信号进行有效的隔离，并能完成对微弱信号的接收及滤波放大处理。
图1为本实用新型实施例的二维核磁共振测井仪隔离与微弱信号预处理电路结构原理图。图2为本实用新型实施例中低噪声放大电路、接收放大电路及差分输出电路的构造不意图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本实用新型的实施方式，借此对本实用新型如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。如果不冲突，本实用新型实施例以及实施例中的各个特征在不相冲突前提下的相互结合，均在本实用新型的保护范围之内。如图1所示，本实用新型实施例的二维核磁共振测井仪隔离与微弱信号预处理电路主要包括高压隔离电路10及微弱信号预处理电路20，均连接在天线的两根馈线上。天线的两根馈线上各自连接有接收开关SI，两根馈线之间连接有软泄放开关S2。高压隔离电路10，连接天线的两根馈线，隔离天线上的高压激励信号。当二维核磁仪器在天线上发射高压激励信号激励回波信号时，高压隔离电路10通过收发切换控制信号有效断开两根馈线上的接收开关，保证高压信号有效地隔离。当高压信号激励完成时，通过软泄放控制信号与收发切换控制信号同时导通，对天线上的高压残余能量进行有效泄放，保证后续微弱回波信号的接收质量。当软泄放控制持续一段时间后，断开安装在两根馈线之间的软泄放开关，接收微弱回波信号。微弱信号预处理电路20，连接天线的两根馈线，对天线接收的微弱回波信号进行滤波降噪，并将信号放大到需要的程度后传送到采集电路进行信号采集。本实用新型的实施例中，高压隔离电路10连接天线的两根馈线位于接收开关和软泄放开关之前的位置，以及位于连接接收开关和软泄放开关之后的位置。如图1所示，高压隔离电路10主要包括输入高电压检测电路11、输出高电压检测电路12、收发控制逻辑电路13以及驱动电路14。输入高电压检测电路11，连接天线的两根馈线位于接收开关SI和软泄放开关S2之前的位置，用于在天线上具有高电压时就产生高压控制信号并输出至收发控制逻辑电路13。输出高电压检测电路12，连接天线的两根馈线位于接收开关SI和软泄放开关S2之后的位置，用于天线上具有高电压且输入高电压检测电路11失效时，产生高压控制信号并输出至收发控制逻辑电路13。收发控制逻辑电路13，与输入高电压检测电路11、输出高电压检测电路12以及驱动电路14相连；用于接入收发切换控制信号以及软泄放控制信号；还用于在接收到输入高电压检测电路11或者输出高电压检测电路12输入的高压控制信号时，根据高压控制信号产生断开两根馈线上的接收开关SI的接收控制信号并发送给驱动电路14 ;在天线进行高压发射时，产生闭合连接在该两根馈线之间的软泄放开关S2的软泄放控制信号并发送给驱动电路14 ;在天线进行高压发射后且接收信号之前，根据软泄放控制信号及收发切换控制信号产生导通SI的接收控制信号和导通S2的软泄放控制信号，并发送给驱动电路14 ；在软泄放完成后，根据软泄放控制信号及收发切换控制信号产生导通SI的接收控制信号和断开S2的软泄放控制信号，并发送给驱动电路14。驱动电路14，与收发控制逻辑电路13相连，接收收发控制逻辑电路13发送的接收控制信号和软泄放控制信号，根据接收控制信号控制接收开关Si，根据软泄放控制信号控制软泄放开关S2。如图1所示，接收开关SI及软泄放开关S2设置在输入高电压检测电路11与天线的两根馈线的连接点以及输出高压检测电路与天线的两根馈线的连接点之间的馈线上。天线探头上有发射高电压信号时，如果输入高压检测电路失效，不能有效断开Si，则导致天线探头上的高压通过Si继续进行传输，此时输出高压检测电路侦测到高压则产生高压控制信号发送到收发控制逻辑电路13，保证有效断开SI，起到补充保护作用。本发明的实施例中，当发射高压发射信号时，产生的软泄放控制信号为高电平，导通S2保证后续电路输入短接，并产生接收控制信号为低电平以有效断开SI，保证天线上的高压信号与后续放大电路断开，从而起到高压保护的作用。当高压发射完成后，继续保持软泄放控制信号为高电平以导通S2，并产生接收控制信号为高电平有效导通SI，通过SI与S2同时导通来将天线上的高压发射残余能量进行有效的泄放。当泄放持续一段时间后产生软泄放控制信号为低电平以断开S2，同时保持接收控制信号为高电平有效导通SI，将回波信号输入到后续电路进行预处理。从而，无论当前收发切换控制信号或者软泄放控制信号是否有效，都可以强制控制驱动电路有效地断开开关SI，S2，从而有效保护后续电路免受高压损坏。当天线上没有高压信号时，收发控制逻辑电路的工作状态此时由当前收发切换控制信号和软泄放控制信号来决定。如图1所示，微弱信号预处理电路包括低噪声放大电路21、接收放大电路22和差分输出电路23。低噪声放大电路21,降低输入噪声电压并放大微弱回波信号。接收放大电路22，与低噪声放大电路21相连，对低噪声放大电路输出的微弱回波信号进行高通滤波和低通滤波，消除低频噪声并滤除高频噪声，以提高微弱回波信号的信噪比。 差分输出电路23，与接收放大电路22相连，将经过接收放大电路22高通和低通滤波后的微弱回波信号转化为差分信号并输出，便于进行长距离传输。本实用新型的实施例将一个单端信号转双端差分信号，可以有效提高信号的共模抑制比，减小信号传输过程中空间差模信号的干扰。如图2所示，本实用新型的实施例中，低噪声放大电路21包括并联的两组差分放大器211以及连接两组差分放大器211的反相放大电路212。两组差分放大器211并联，有效降低输入噪声电压。主要由低噪声运算放大器构成的反相放大电路212，放大微弱回波信号。如图2所示，本实用新型的实施例中，接收放大电路22包括串联的一个高通滤波器(如图2所示的巴特沃兹高通滤波器221)和一个低通滤波电路(如图2所示的椭圆低通滤波电路222)。巴特沃兹高通滤波器221对微弱回波信号进行高通滤波，有效滤除低频的噪声。椭圆低通滤波电路222将巴特沃兹高通滤波器221输出的信号进行低通滤波处理，滤除信号中的高频噪声，提高微弱回波信号的信噪比。如图2所示，本实用新型的实施例中，差分输出电路23主要包括有单端转双端差分驱动输出放大器231。本实用新型的实施例将二维核磁仪器高压隔离电路与微弱信号预处理电路兼容设计在一块电路板上，有效降低了核磁共振信号因长距离传输而引入的噪声，提高了仪器的可靠性与信噪比。本实用新型的实施例能够将高压信号进行有效隔离。本实用新型的实施例有效缩小电路尺寸，减少电路数量，缩小电路整体体积，节省了空间并且降低了功耗。虽然本实用新型所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本实用新型而采用的实施方式，并非用以限定本实用新型。任何本实用新型所属技术领域内的技术人员，在不脱离本实用新型所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形上及细节上作任何的修改与变化，但本实用新型的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
权利要求1.一种二维核磁共振测井仪隔离与微弱信号预处理电路，其特征在于，包括兼容在一块电路板上的高压隔离电路及微弱信号预处理电路，所述高压隔离电路及微弱信号预处理电路均连接在天线的两根馈线上，所述天线的两根馈线上各自连接有接收开关Si，两根馈线之间连接有软泄放开关S2 ;所述高压隔离电路(10)隔离所述天线上的高压激励信号，所述微弱信号预处理电路(20)对所述天线接收的微弱回波信号进行滤波降噪和放大。
2.根据权利要求1所述的二维核磁共振测井仪隔离与微弱信号预处理电路，其特征在于，所述高压隔离电路(10)连接所述天线的两根馈线位于所述接收开关SI和软泄放开关S2之前的位置，以及连接所述天线的两根馈线位于所述接收开关SI和软泄放开关S2之后的位置。
3.根据权利要求1所述的二维核磁共振测井仪隔离与微弱信号预处理电路，其特征在于，所述微弱信号预处理电路包括低噪声放大电路(21)、接收放大电路(22)和差分输出电路(23)，其中: 所述低噪声放大电路(21)，降低输入噪声电压并放大微弱回波信号； 所述接收放大电路(22)，对所述低噪声放大电路(21)输出的微弱回波信号进行高通滤波和低通滤波； 所述差分输出电路(23)，将经过所述接收放大电路(22)高通和低通滤波后的微弱回波信号转化为差分信号并输出。
4.根据权利要求3所述的二维核磁共振测井仪隔离与微弱信号预处理电路，其特征在于，所述低噪声放大电路(21)包括并联的两组差分放大器(211)以及连接所述两组差分放大器(211)的反相放大电路(212)。
5.根据权利要求3所述的二维核磁共振测井仪隔离与微弱信号预处理电路，其特征在于，所述接收放大电路(22)包括串联的高通滤波器和低通滤波电路。
6.根据权利要求5所述的二维核磁共振测井仪隔离与微弱信号预处理电路，其特征在于，所述高通滤波器包括巴特沃兹高通滤波器(221)。
7.根据权利要求5所述的二维核磁共振测井仪隔离与微弱信号预处理电路，其特征在于，所述低通滤波电路包括椭圆低通滤波电路(222)。
8.根据权利要求3所述的二维核磁共振测井仪隔离与微弱信号预处理电路，其特征在于，所述差分输出电路(23)包含有单端转双端差分驱动输出放大器(231)。
专利摘要本实用新型公开了一种二维核磁共振测井仪隔离与微弱信号预处理电路，克服目前核磁共振测井仪采用隔离电路与微弱信号预处理电路分离设计而导致的信噪比低以及安全隐患较多的缺陷，该电路包括兼容在一块电路板上的高压隔离电路及微弱信号预处理电路，所述高压隔离电路及微弱信号预处理电路均连接在天线的两根馈线上，所述天线的两根馈线上各自连接有接收开关S1，两根馈线之间连接有软泄放开关S2；所述高压隔离电路(10)隔离所述天线上的高压激励信号，所述微弱信号预处理电路(20)对所述天线接收的微弱回波信号进行滤波降噪和放大。本实用新型的实施例可以对二维核磁共振测井仪高压发射信号进行有效的隔离。
文档编号E21B47/00GK203008887SQ20122041618
公开日2013年6月19日 申请日期2012年8月21日 优先权日2012年8月21日
发明者张嘉伟, 宋公仆 申请人:中国海洋石油总公司, 中海油田服务股份有限公司