一种用于阵列感应的发射电路的制作方法

本发明涉及一种信号处理电路，具体涉及一种用于阵列感应的发射电路。

背景技术：

阵列感应测井是由多个简单双线系构成的感应测井系统，它采用一系列不同线圈距的线圈系测量同一地层，从而得出原状地层及侵入带电阻率等参数。阵列感应测井采用先进的电子、计算机技术及数字处理等先进方法，通过多路遥测短节，把采集的大量数据送到地面，再经过计算机进行处理，得出具有不同探测深度和不同纵向分辨率曲线。阵列感应测井除了能够得出原状地层和侵入带电阻率外，还可以研究侵入带的变化，确定过渡带的范围，根据获得的基本数据进行二维电阻率径向成像和侵入剖面的径向成像。

目前传统的发射电路一般采用以下3种方案：1、多频正弦波叠加输出；单一频率正弦波输出；3、多频正弦波叠加后按照近似方波输出。方案1中采用的多频正弦波叠加的易造成发射电路无功损耗，使发射功率器件发热严重，形成电路不稳定以及高温性能差(石油测井的高温指175℃以上)，为了降低发射损耗只能降低发射功率，减低了仪器的信噪比和响应的动态范围，最终造成仪器测量精度降低和动态范围变小。方案2中的单频率正弦波虽然解决了上述问题，但单一频率在趋附校正上纯粹依据简单理论模型无法保证测量的准确度。方案3中，虽然规避了方案1和方案2的缺陷，但会造成电路调试难度加大，内部频率的权重决定了该方案仍然有一些频率的发射功率太小，会造成这些频率的接收信号信噪比降低，最终影响仪器的精度和动态范围。

申请号为201420737849.2公开了一种用于阵列感应测井仪的多频谐振发射电路，包括依次连接的混频信号发生模块、混频信号滤波模块、功率放大模块、无源谐振模块、发射模块，混频信号发生模块用于产生混频信号，功率放大模块将混频信号功率放大后输出给无源谐振模块，无源谐振模块对功率放大模块和发射模块进行阻抗匹配，功率放大模块还包括运算放大器、与运算放大器并联的反馈电阻，其特征在于：功率放大模块还包括与运算放大器信号输出端连接的全桥拓扑放大电路，运算放大器为两个，两个运算放大器并联，全桥拓扑放大电路包括串联和/或并联连接的三极管，混频信号经运算放大器与反馈电阻电压值被放大变成差分控制信号，全桥拓扑放大电路将差分控制信号进行二次放大；无源谐振模块包括电容、与电容连接的电感。该发明采用foster综合形式的谐振模块，通过改变无源谐振模块的参数，可调整三个谐振点的频率及每个谐振点的电压幅值能够降低电路的调试难度，但仍存在信噪比较低等问题。

技术实现要素：

本发明是为了克服现有技术中仪器测量信噪比较低等问题，提供一种用于阵列感应的发射电路，能够有效的提高仪器测量的信噪比、扩大仪器测量的动态范围、增强仪器的重复性和一致性。

本发明提供一种用于阵列感应的发射电路，包括发射驱动电路模块、谐振电容阵列模块、发射模块和控制电路模块；控制电路模块包括用于产生不同频率信号的信号发射装置和控制电容阵列模块排列的电容控制装置；发射驱动电路模块用于将信号发射装置产生的信号放大到期望的功率范围，并将放大的功率信号传送至谐振电容阵列模块；谐振电容阵列模块接收来自发射驱动电路模块传送的功率信号并与发射模块连接组成谐振回路。

本发明所述的一种用于阵列感应的发射电路，作为优选方式，谐振电容阵列模块由至少两个不同的电容组成，每个电容均与发射模块单独连接。

本发明所述的一种用于阵列感应的发射电路，作为优选方式，电容控制装置根据发射驱动电路模块传送至谐振电容阵列模块的信号频率不同而切换相对应的电容与发射模块相连接。控制电路模块中电容控制装置针对不同频率的信号切换不同的电容阵列与发射模块相连接，可以达到选择信号频率的目的，使得每种信号频率成分都具有较大的发射能量，可以极大的提高仪器的信噪比。

本发明所述的一种用于阵列感应的发射电路，作为优选方式，发射模块由至少两股绞线绕制在线圈骨架上。各个电容和发射模块电感组成一个并联lc振荡电路，由于可以通过发射模块使用不同的线圈匝数和线圈截面积，可以获得不同的电感量l，再通过电容控制装置的程序控制下，分时将不同的电容和发射模块连接，即可以发射所需的频率。

本发明所述的一种用于阵列感应的发射电路，作为优选方式，谐振电容阵列模块包括多路选择器和与多路选择器连接且并联设置的第一电容、第二电容、第三电容和第四电容。

本发明所述的一种用于阵列感应的发射电路，作为优选方式，控制电路包括第一运算放大器、第二运算放大器、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管、第七二极管、第八二极管、第一三极管、第二三极管、第三三极管、第四三极管、第五电容、第六电容、第七电容、第八电容、第九电容、第十电容、第十一电容、第十二电容、第十三电容、第十四电容、第十五电容、第十六电容、第十七电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻和第十六电阻；输入信号与第五电容和第六电容相连，第一运算放大器的正向输入端与第五电容相连，第一运算放大器的正向输入端通过第三电阻接地，第一运算放大器的反向输入端通过第一电阻接地，第一运算放大器的反向输入端通过第九电容接地，第一运算放大器的反向输入端通过第十电阻与输出信号相连，第一运算放大器的反向输入端通过第十一电容与输出信号相连，第一运算放大器的反向输入端与第五电阻、第七电阻、第一三极管的集电极相连和第三二极管的负极相连，第一运算放大器的输出端与第五电阻和第六电阻相连，第一三极管的发射极与第二三极管的发射极、第九电阻、第三二极管的正极、第四二极管的负极、第五电阻、第七电阻、第一三极管的集电极和输出信号相连，第一三极管的基极与第七电阻和第一二极管的正极相连，第二三极管的集电极通过第七电容接地，第二三极管的集电极与第八电阻相连，第二三极管的发射极与第一三极管的发射极、第九电阻、第三二极管的正极、第四二极管的负极、第五电阻、第七电阻、第一三极管的集电极和输出信号相连，第一二极管的负极通过第十电容接地，第一二极管的负极与第六电阻和第二二极管的正极相连，第二二极管的负极与第八电阻和第二三极管的基极相连，第三二极管的正极与第一三极管的发射极、第九电阻、第二三极管的发射极、第四二极管的负极、第五电阻、第七电阻、第一三极管的集电极和输出信号相连，第三二极管的负极与第九电容、第十一电容、第一电阻、第五电阻、第七电阻、第十电阻和第一运算放大器的反向输入端相连，第四二极管的正极与电源负极相连，第四二极管的负极与第一三极管的发射极、第九电阻、第二三极管的发射极、第三二极管的正极、第五电阻、第七电阻、第一三的集电极和输出信号相连，第八电容与第七电容和第九电阻相连；第二运算放大器的正向输入端通过第四电阻接地，第二运算放大器的正向输入端与第六电容、第十二电容和第十一电阻相连，第二运算放大器的反向输入端通过第二电阻接地，第二运算放大器的输出端与第十二电阻和第十三电阻相连，第三三极管的集电极通过第十六电容相连，第三三极管的集电极与第十六电阻和第七二极管的负极相连，第三三级管的发射极与第四三极管的发射极相连，第三三极管的基极与第十六电阻和第五二极管的正极相连，第四三极管的集电极与第十四电阻和第十四电容相连，第四三极管的发射极与第三三极管的发射极相连，第四三极管的基极与第十四电阻和第六二极管的正极相连，第五二极管的正极与第十六电阻和第三三极管的基极相连，第五二极管的负极通过第十三电容接地，第五二极管的负极与第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十二电容、第十三电容、第六二极管的负极、第七二极管的正极、第八二极管的负极和输出信号相连，第六二极管的正极与第十四电阻和第四三极管的基级相连，第六二极管的负极与第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十二电容、第十三电容、第五二极管的负极、第七二极管的正极、第八二极管的负极和输出信号相连，第七二极管的正极与第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十二电容、第十三电容、第五二极管的负极、第六二极管的负极、第八二极管的负极和输出信号相连，第七二极管的负极与第十六电阻、第十六电容和第三三极管的集电极相连，第八二极管的正极通过第十七电容接地，第八二极管的负极与第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十二电容、第十三电容、第五二极管的负极、第六二极管的负极、第七二极管的正极和输出信号相连，第十五电容与第十五电阻和第十四电容相连。

本发明在使用过程中，控制电路模块中的信号发射装置发出一个初始信号并传送至发射驱动电路模块，发射驱动电路模块将信号放大到期望的功率范围，并将放大后的信号传送至谐振电容阵列模块，控制电路模块中电容控制装置针对不同频率的信号对谐振电容阵列模块中不同的电容进行切换，切换后的电容与发射模块相连接进行发送。

本发明由于将谐振电容阵列模块分为由至少两个电容组成，且每个电容均与发射模块单独连接，通过电容控制装置针对不同频率的信号切换不同的电容与发射模块相连接，可以达到选择信号频率的目的，使得每种信号频率成分都具有较大的发射能量，可以极大的提高仪器的信噪比。

附图说明

图1为一种用于阵列感应发射电路示意图；

图2为一种用于阵列感应发射电路电容阵列模块的电路图；

图3为一种用于阵列感应发射电路控制电路的电路图。

附图说明：u1、多路选择器；l：电感；c1、第一电容；c2、第二电容；c3：第三电容；cn：第四电容；u1：1、第一运算放大器；u1b、第二运算放大器；d1、第一二极管；d2、第二二极管；d3、第三二极管；d4、第四二极管；d5、第五二极管；d6、第六二极管；d7、第七二极管；d8、第八二极管；q1、第一三极管；q2、第二三极管；q3、第三三极管；q4、第四三极管；c5、第五电容；c6、第六电容；c8、第七电容；c10、第八电容；c11、第九电容；c12、第十电容；c13、第十一电容；c15、第十二电容；c16、第十三电容；c17、第十四电容；c18、第十五电容；c19、第十六电容；c20、第十七电容；r1、第一电阻；r2、第二电阻；r3、第三电阻；r4、第四电阻；r5、第五电阻；r6、第六电阻；r7、第七电阻；r8、第八电阻；r9、第九电阻；r10、第十电阻；r11、第十一电阻；r12、第十二电阻；r13、第十三电阻；r14、第十四电阻；r15、第十五电阻；r16、第十六电阻。

具体实施方式

实施例1

如图1～3所示，本发明提供一种用于阵列感应的发射电路，包括发射驱动电路模块、谐振电容阵列模块、发射模块和控制电路模块，其中控制电路模块包括用于产生不同频率信号的信号发射装置和控制电容阵列模块排列的电容控制装置；发射驱动电路模块用于将信号发射装置产生的信号放大到期望的功率范围，并将放大的功率信号传送至谐振电容阵列模块；谐振电容阵列模块用于接收来自发射驱动电路模块传送的功率信号并与发射模块连接组成谐振回路，谐振电容阵列模块包括多路选择器u1和与多路选择器u1连接且并联设置的第一电容c1、第二电容c2、第三电容c3和第四电容cn，电感l和不同的电容组成lc振荡回路，形成不同的振荡频率，由控制电路模块中的电容控制装置根据不同由发射驱动模块放大的信号频率控制不同的电容与发射模块单独连接。

控制电路包括第一运算放大器u1：1、第二运算放大器u1b、第一二极管d1、第二二极管d2、第三二极管d3、第四二极管d4、第五二极管d5、第六二极管d6、第七二极管d7、第八二极管d8、第一三极管q1、第二三极管q2、第三三极管q3、第四三极管q4、第五电容c5、第六电容c6、第七电容c8、第八电容c10、第九电容c11、第十电容c12、第十一电容c13、第十二电容c15、第十三电容c16、第十四电容c17、第十五电容c18、第十六电容c19、第十七电容c20、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7、第八电阻r8、第九电阻r9、第十电阻r10、第十一电阻r11、第十二电阻r12、第十三电阻r13、第十四电阻r14、第十五电阻r15和第十六电阻r16；输入信号与第五电容c5和第六电容c6相连，第一运算放大器u1：1的正向输入端与第五电容c5相连，第一运算放大器u1：1的正向输入端通过第三电阻r3接地，第一运算放大器u1：1的反向输入端通过第一电阻r1接地，第一运算放大器u1：1的反向输入端通过第九电容c11接地，第一运算放大器u1：1的反向输入端通过第十电阻r10与输出信号相连，第一运算放大器u1：1的反向输入端通过第七电容c8与输出信号相连，第一运算放大器u1：1的反向输入端与第五电阻r5、第七电阻r7、第一三极管q1的集电极相连和第三二极管d2的负极相连，第一运算放大器u1：1的输出端与第五电阻r5和第六电阻r6相连，第一三极管q1的发射极与第二三极管q2的发射极、第九电阻r9、第三二极管d3的正极、第四二极管d4的负极、第五电阻r5、第七电阻r7、第一三极管q1的集电极和输出信号相连，第一三极管q1的基极与第七电阻r7和第一二极管d1的正极相连，第二三极管q2的集电极通过第七电容c8接地，第二三极管q2的集电极与第八电阻r8相连，第二三极管q2的发射极与第一三极管q1的发射极、第九电阻r9、第三二极管d3的正极、第四二极管d4的负极、第五电阻r5、第七电阻r7、第一三极管q1的集电极和输出信号相连，第一二极管d1的负极通过第十电容c12接地，第一二极管d1的负极与第六电阻r6和第二二极管d2的正极相连，第二二极管d2的负极与第八电阻r8和第二三极管q2的基极相连，第三二极管q3的正极与第一三极管q1的发射极、第九电阻r9、第二三极管q2的发射极、第四二极管d4的负极、第五电阻r5、第七电阻r7、第一三极管q1的集电极和输出信号相连，第三二极管d3的负极与第九电容c11、第十一电容c13、第一电阻r1、第五电阻r5、第七电阻r7、第十电阻r10和第一运算放大器u1：1的反向输入端相连，第四二极管d4的正极与电源负极相连，第四二极管d4的负极与第一三极管q1的发射极、第九电阻r9、第二三极管q2的发射极、第三二极管d3的正极、第五电阻r5、第七电阻r7、第一三极管q1的集电极和输出信号相连，第八电容c10与第七电容c8和第九电阻r9相连；第二运算放大器u2：1的正向输入端通过第四电阻r4接地，第二运算放大器u2：1的正向输入端与第六电容c6、第十二电容c15和第十一电阻r11相连，第二运算放大器u2：1的反向输入端通过第二电阻r2接地，第二运算放大器u2：1的输出端与第十二电阻r12和第十三电阻r13相连，第三三极管q3的集电极通过第十六电容c19相连，第三三极管q3的集电极与第十六电阻r16和第七二极管d7的负极相连，第三三级管q3的发射极与第四三极管q4的发射极相连，第三三极管q3的基极与第十六电阻r16和第五二极管d5的正极相连，第四三极管q4的集电极与第十四电阻r14和第十四电容c17相连，第四三极管q4的发射极与第三三极管q3的发射极相连，第四三极管q4的基极与第十四电阻r14和第六二极管d6的正极相连，第五二极管d5的正极与第十六电阻r16和第三三极管q3的基极相连，第五二极管d5的负极通过第十三电容c16接地，第五二极管d5的负极与第十一电阻r11、第十二电阻r12、第八电容c15、第十三电阻r13、第十二电容c15、第六二极管d6的负极、第七二极管d7的正极、第八二极管d8的负极和输出信号相连，第六二极管d6的正极与第十四电阻r14和第四三极管d4的基级相连，第六二极管d6的负极与第十一电阻r11、第十二电阻r12、第十三电阻r13、第十二电容c15、第十三电容c16、第五二极管d5的负极、第七二极管d7的正极、第八二极管d8的负极和输出信号相连，第七二极管d7的正极与第十一电阻r11、第十二电阻r12、第十三电阻r13、第十二电容c15、第十三电容c16、第五二极管d5的负极、第六二极管d6的负极、第八二极管d8的负极和输出信号相连，第七二极管d7的负极与第十六电阻r16、第十六电容c19和第三三极管q3的集电极相连，第八二极管d8的正极通过第十七电容c20接地，第八二极管d8的负极与第十一电阻r11、第十二电阻r12、第十三电阻r13、第十二电容c15、第十三电容c16、第五二极管d5的负极、第六二极管d6的负极、第七二极管d7的正极和输出信号相连，第十五电容c18与第十五电阻r15和第十四电容c17相连。

本发明在使用过程中，控制电路模块中的信号发射装置发出一个初始信号并传送至发射驱动电路模块，发射驱动电路模块将信号放大到期望的功率范围，并将放大后的信号传送至谐振电容阵列模块，控制电路模块中电容控制装置针对不同频率的信号对谐振电容阵列模块中不同的电容进行切换，切换后的电容与发射模块相连接进行发送。

本发明可以将信噪比提升10％～20％，这部分提高在有效信号微弱时对地层的准确响应非常关键，特别是在当地层电阻率高于300ω·m时尤为突出。

以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出的任何修改、变化或等效形式都将落入发明的保护范围之内。