一种放射性矿物地质勘探仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及矿物地质勘探仪，具体涉及一种放射性矿物地质勘探仪。
【背景技术】
[0002]目前的放射性矿物地质勘探仪只能测单个功能，需要逐个下井测量；而且仪器体积大，只能在裸眼井使用，其它生产测井中不能使用。
【发明内容】
[0003]本发明针对上述问题提出一种放射性矿物地质勘探仪，包括地面部分和井下仪器部分；所述地面部分通过单芯或四芯电缆连接井下仪器部分；所述地面部分包括接收控制面板和供电电源；所述接收控制面板电性连接供电电源；所述井下仪器部分包括遥传及电源单元、温度压力磁定位单元、自然伽马能谱测量单元及方位伽马测量单元；所述自然伽马能谱测量单元包括复合探测器和自然伽马能谱测量电路；所述复合探测器电性连接自然伽马能谱测量电路。
[0004]进一步地，所述遥传及电源单元包括遥传部分和电源部分。
[0005]更进一步地，所述遥传部分包括遥传模拟电路和遥传数字电路；所述遥传模拟电路连接遥传数字电路。
[0006]更进一步地，所述遥传模拟电路包括接收电路、转换电路及反馈电路；所述转换电路输出端连接接收电路；所述反馈电路连接转换电路。
[0007]更进一步地，所述遥传数字电路包括MCU、FPGA、遥传数字电源电路、曼彻斯特编译码电路及第一 CAN总线接口 ；所述MCU分别连接FPGA、遥传数字电源电路、曼彻斯特编译码电路及第一 CAN总线接口。
[0008]更进一步地，所述自然伽马能谱测量电路包括FPGA、MCU、AD转换器、晶振及第二CAN总线接口 ；所述FPGA分别连接MCU、AD转换器、晶振及第二 CAN总线接口。
[0009]更进一步地，所述方位伽马测量单元包括MCU、方位伽马电机驱动控制电路、方位伽马探测器、三维电子罗盘及第三CAN总线接口 ；所述MCU分别电性连接方位伽马电机驱动控制电路、方位伽马探测器、三维电子罗盘及第三CAN总线接口。
[0010]更进一步地，所述方位伽马电机驱动控制电路包括碘化钠和CZT输入选择电路、可调放大电路、电子罗盘接口电路、CAN总线接口及MCU ;所述碘化钠和CZT输入选择电路输出端连接可调放大电路；所述MCU分别连接碘化钠和CZT输入选择电路、电子罗盘接口电路及CAN总线接口。
[0011]本发明的优点:
1.探测器方面:基于CZT半导体和溴化镧晶体组成复合探测器；
2.在PHA实现方面，本仪器的伽马射线脉冲信号处理全部在一块PHA电路板内完成。能谱数据量化采用12位高速AD以保证转换速度和精度，仪器实形成1024道能谱。由于采用了 CPLD器件，并且仪器使用FIR)器件+MCU的技术方案达到了很高的PHA处理性能，并且大大减少了硬件以及连线规模。
[0012]3.在数据处理及传输方式上，井下仪器主控板采用曼彻斯特编码收发器完成，下井仪器的各个短节之间通过CAN总线与遥传短节通信。
[0013]4.在实现普通自然伽马能谱功能的基础上增加方位伽马系统，测量特定方向的自然伽马值；准确判断不同地层的界面位置；自动实现地下水流速的自动测量。
[0014]除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
【附图说明】
[0015]构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
[0016]图1是本发明的一种放射性矿物地质勘探仪的结构框图；
图2是本发明的一种放射性矿物地质勘探仪的遥传部分电路框图；
图3是本发明的一种放射性矿物地质勘探仪的遥传模拟电路框图；
图4是本发明的一种放射性矿物地质勘探仪的遥传数字电路框图；
图5是本发明的一种放射性矿物地质勘探仪的自然伽马能谱测量电路框图；
图6是本发明的一种放射性矿物地质勘探仪的方位伽马测量单元框图；
图7是本发明的一种放射性矿物地质勘探仪的方位伽马电机驱动控制电路框图；
图8是本发明的一种放射性矿物地质勘探仪的自然伽马能谱测量电路AD工作时序图。
【具体实施方式】
[0017]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0018]参考图1至图7，如图1至图7所示的本发明的一种放射性矿物地质勘探仪，包括地面部分和井下仪器部分；所述地面部分通过单芯或四芯电缆连接井下仪器部分；所述地面部分包括接收控制面板和供电电源；所述接收控制面板电性连接供电电源；所述井下仪器部分包括遥传及电源单元、温度压力磁定位单元、自然伽马能谱测量单元及方位伽马测量单元；所述自然伽马能谱测量单元包括复合探测器和自然伽马能谱测量电路；所述复合探测器电性连接自然伽马能谱测量电路。
[0019]所述遥传及电源单元包括遥传部分和电源部分。
[0020]参考图2，如图2所示，所述遥传部分包括遥传模拟电路和遥传数字电路；所述遥传模拟电路连接遥传数字电路。
[0021]参考图3，如图3所示，所述遥传模拟电路包括接收电路、转换电路及反馈电路；所述转换电路输出端连接接收电路；所述反馈电路连接转换电路。
[0022]参考图4，如图4所示，所述遥传数字电路包括MCU、FPGA、遥传数字电源电路、曼彻斯特编译码电路及第一 CAN总线接口 ；所述MCU分别连接FPGA、遥传数字电源电路、曼彻斯特编译码电路及第一 CAN总线接口。
[0023]参考图5，如图5所示，所述自然伽马能谱测量电路包括FPGA、MCU、AD转换器、晶振及第二 CAN总线接口 ；所述FPGA分别连接MCU、AD转换器、晶振及第二 CAN总线接口。
[0024]参考图6，如图6所示，所述方位伽马测量单元包括MCU、方位伽马电机驱动控制电路、方位伽马探测器、三维电子罗盘及第三CAN总线接口 ；所述MCU分别电性连接方位伽马电机驱动控制电路、方位伽马探测器、三维电子罗盘及第三CAN总线接口。
[0025]参考图7，如图7所示，所述方位伽马电机驱动控制电路包括碘化钠和CZT输入选择电路、可调放大电路、电子罗盘接口电路、第四CAN总线接口及MCU ；所述碘化钠和CZT输入选择电路输出端连接可调放大电路；所述MCU分别连接碘化钠和CZT输入选择电路、电子罗盘接口电路及第四CAN总线接口。
[0026]自然伽马能谱探测采用基于CZT半导体和碘化钠晶体组成复合探测器。鉴于CZT半导体晶体对于能量大于SOOKev的伽马射线的探测能力较弱，同时因为体积小的缘故，探测效率很低，不能适应完全由CZT晶体来完成自然伽马能谱测量，而采用CZT半导体晶体与大尺寸的碘化钠晶体组成复合探测器，充分发挥碘化钠晶体在高能测量方面的优势，主要的能谱测量由闪烁探测器完成；利用CZT晶体在低能段良好的能量分辨率，使CZT晶体作为稳峰源探测器，专门探测241Am的59.5Kev的单能射线。
[0027]CZT半导体属室温探测器件，主要应用在常温(小于300K)的环境中，随着温度的升高其能量分辨率将显著下降，性能会急剧变差，而井下测量随地层深度的增加，温度变化范围会很大。为此采用了半导体制冷技术，利用半导体材料的热电特性，制成一个具有降温、恒温等功能的制冷器，来保证CZT晶体的工作温度基本不随环境温度的变化而改变，基本维持恒温，从而保证其较好的实现实时稳谱。
[0028]井下仪器的各个短节之间通过CAN总线与遥传短节通信，接收地面下发的控制命令，上传采集的数据和仪器的状态信息。每个仪器短节采用统一的十芯接头的螺纹拉环连接结构，既保证了各个短节之间连接的可靠性和相对位置，又便于各个短节之间的灵活组合以实现不同的仪器功能。当仅需进行三参数测量时，下井仪器由马笼头、遥传短节，温度压力磁定位三参数测量短节，下堵头组成即可；当需要自然伽马能谱测井时，下井仪器由马笼头、遥传短节，温度压力磁定位三参数测量短节，探头和自然伽马能谱测量分析短节和下堵头组成即可；当需要方位伽马测井时，下井仪器由马笼头、遥传短节，温度压力磁定位三参数测量短节，方位伽马测量短节和下堵头组成即可，其中磁定位参数测量部分可以根据实际需要在组装时是否选择安装，以提高方位伽马测井的准确度。
[0029]自然伽马能谱测量分析采用FPGA+MCU+AD相结合的PHA脉冲幅度分析处理电路。FPGA 采用 Actel 公司的 A3P250VQG100，MCU 采用 PIC 公司 PIC24HJ64GP504，AD 采用 AD 公司的14位AD7899SR，其原理框图如图2