基于mosfet的低场核磁共振q转换电路的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明实施例涉及石油勘探领域，尤其涉及一种基于MOSFET的低场核磁共振Q转换电路。
【背景技术】
[0002]核磁共振测井是一种适用于裸眼井的测井新技术，是目前唯一可以直接测量任意岩性储集层自由流体渗流体积特性的测井方法，有明显的优越性。核磁共振技术是利用原子核的顺磁性以及与它们相互作用的外加磁场。
[0003]现有的低场核磁共振仪器采用单天线结构，通过单天线发射大功率射频信号对所测样品进行激发，并在特定时间利用单天线接收对所测样品产生的核磁共振信号，即单天线既能完成接收信号的功能也能完成发射信号的功能。为了提高信号的发射效率以及接收信号的信噪比水平，在对单天线进行设计时，需要单天线具有较高的品质因数Q值和较低的天线谐振频率ω，但是单天线恢复时间常数以及单天线恢复时间均与品质因数Q值成正比，与天线谐振频率ω成反比，导致单天线恢复时间常数以及单天线恢复时间较长。
[0004]较长的单天线恢复时间常数以及单天线恢复时间容易造成单天线接收到的核磁共振信号被单天线上的能量泄放信号掩盖掉，导致低场核磁共振仪器对核磁共振信号检测不精准，以及低场核磁共振仪器的灵敏度低。
【发明内容】
[0005]本发明实施例提供一种基于MOSFET的低场核磁共振Q转换电路，以提高低场核磁共振仪器对核磁共振信号的检测精度，以及低场核磁共振仪器的灵敏度。
[0006]本发明实施例的一个方面是提供一种基于MOSFET的低场核磁共振Q转换电路，包括:谐振电路、转换电路、双工器、第一控制器和第二控制器；其中，
[0007]所述谐振电路包括调谐电容和电感，所述调谐电容和所述电感并联；
[0008]所述转换电路包括MOSFET电路和功率电阻，所述MOSFET电路与所述功率电阻串联，所述转换电路与所述谐振电路并联构成并联网络；
[0009]所述双工器与所述并联网络串联；
[0010]所述第一控制器与所述双工器连接，用于控制所述双工器与射频信号发送端连接或者与核磁共振信号接收端连接；
[0011]所述第二控制器与所述MOSFET电路连接，用于控制所述MOSFET电路开启或关闭。
[0012]本发明实施例提供的基于MOSFET的低场核磁共振Q转换电路，通过第二控制器控制MOSFET电路开启或关闭，使射频信号发送端发送射频信号，以及核磁共振信号接收端接收核磁共振信号时，MOSFET电路关闭，功率电阻不接入谐振电路中，单天线工作在高Q值状态；泄放谐振电路能量时，MOSFET电路开启，功率电阻接入谐振电路中，快速泄放掉谐振电路中的能量，单天线工作在低Q值状态，缩短了单天线恢复时间常数以及单天线恢复时间，提高了低场核磁共振仪器对核磁共振信号的检测精准，以及低场核磁共振仪器的灵敏度。
【附图说明】
[0013]图1为本发明实施例提供的基于MOSFET的低场核磁共振Q转换电路的示意图；
[0014]图2为本发明另一实施例提供的基于MOSFET的低场核磁共振Q转换电路的示意图；
[0015]图3为本发明另一实施例提供的MOSFET电路的结构图；
[0016]图4为本发明另一实施例提供的适用于低场核磁共振Q转换电路的时序图；
[0017]图5为本发明另一实施例提供的基于MOSFET的低场核磁共振Q转换电路的仿真原理图；
[0018]图6a为本发明另一实施例提供的基于MOSFET的低场核磁共振Q转换电路的仿真结果图；
[0019]图6b为本发明另一实施例提供的基于MOSFET的低场核磁共振Q转换电路的仿真结果图；
[0020]图7为本发明另一实施例提供的基于MOSFET的低场核磁共振Q转换电路的示意图。
【具体实施方式】
[0021]图1为本发明实施例提供的基于MOSFET的低场核磁共振Q转换电路的示意图。本发明实施例针对现有技术中单天线较长的单天线恢复时间常数以及单天线恢复时间，提供了基于MOSFET的低场核磁共振Q转换电路的示意图，如图1所示，基于MOSFET的低场核磁共振Q转换电路包括谐振电路11、转换电路12、双工器13、第一控制器14和第二控制器15 ;其中，谐振电路11包括调谐电容111和电感112，调谐电容111和电感112并联；转换电路12包括MOSFET电路121和功率电阻122，M0SFET电路121和功率电阻122串联，转换电路12与谐振电路11并联构成并联网络10 ;双工器13与并联网络10串联；第一控制器14与双工器13连接，用于控制双工器13与射频信号发送端16连接或者与核磁共振信号接收端17连接；第二控制器15与MOSFET电路121连接，用于控制MOSFET电路121开启或关闭。
[0022]如图1所示，控制双工器13与射频信号发送端16连接时，射频信号发送端16发送射频信号，射频信号通过单天线的谐振电路11发送出去，且射频信号发送过程中，第二控制器15控制MOSFET电路121处于关闭状态，此时单天线工作在高Q值状态。当射频信号发送完成后，谐振电路11依然存在振荡电信号，即谐振电路11存储有多余的能量，此时，第二控制器15控制MOSFET电路121开启，功率电阻122接入谐振电路11中，泄放谐振电路11中多余的能量，此时单天线工作在低Q值状态，单天线上的大功率信号快速的得到泄放。泄放结束后，第二控制器15控制MOSFET电路121关闭，功率电阻122不再接入谐振电路11中，第一控制器14控制双工器13与核磁共振信号接收端17连接，由核磁共振信号接收端17接收核磁共振信号，此时单天线恢复高Q值状态。
[0023]由于低场核磁共振实验中单天线上的射频信号具有很高的功率，另外，普通的电阻会因发热导致电阻特性不稳定，因此，本发明实施例中功率电阻122优选为预定阻值的大功率电阻。
[0024]本发明实施例通过第二控制器控制MOSFET电路开启或关闭，使射频信号发送端发送射频信号，以及核磁共振信号接收端接收核磁共振信号时，MOSFET电路关闭，功率电阻不接入谐振电路中，单天线工作在高Q值状态；泄放谐振电路能量时，MOSFET电路开启，功率电阻接入谐振电路中，快速泄放掉谐振电路中的能量，单天线工作在低Q值状态，缩短了单天线恢复时间常数以及单天线恢复时间，提高了低场核磁共振仪器对核磁共振信号的检测精准，以及低场核磁共振仪器的灵敏度。
[0025]图2为本发明另一实施例提供的基于MOSFET的低场核磁共振Q转换电路的示意图。在上述实施例的基础上，基于MOSFET的低场核磁共振Q转换电路还包括驱动电路20，驱动电路20连接在第二控制器15与MOSFET电路122之间。
[0026]在本发明实施例中，第二控制器15具体可以为普通的TTL控制电平，由于MOSFET电路122开启或关闭状态的快速切换需要大电流进行控制，而普通的TTL控制电平无法满足快速切换MOSFET电路状态的要求，因此，引入驱动电路20提供较大的驱动电流，以快速切换MOSFET电路122的开启或关闭状态。
[0027]基于MOSFET的低场核磁共振Q转换电路还包括耦合电容21，耦合电容21连接在双工器13与并联网络10之间。耦合电容21用来调整整个单天线的输出阻抗为50欧姆。
[0028]图3为本发明另一实施例提供的MOSFET电路的结构图。在上述实施例的基础上，MOSFET电路121包括第一 MOSFET Ml和第二 MOSFET M2，第一 MOSFET Ml的栅极和第二MOSFET M2的栅极相连，第一 MOSFET Ml的源极和第二 MOSFET M2的源极相连。第一 MOSFETMl和第二 MOSFET M2的类型相同。
[0029]如图3所示，第一 MOSFET Ml的栅极和第二 MOSFET M2的栅极相连构成引脚I，第一 MOSFET Ml的源极和第二 MOSFET M2的源极相连，第一 MOSFET Ml的漏极为引脚2，第二MOSFET M2的漏极为引脚3，引脚I等效为MOSFET电路121的栅极，引脚2等效为MOSFET电路121的漏极，引脚3等效为MOSFET电路121的源极；或者引脚I等效为MOSFET电路121的栅极，引脚2等效为MOSFET电路121的源极，引脚3等效为MOSFET电路121的漏极。
[0030]本发明实施例通过引入驱动电路提尚了 MOSFET电路开启或关闭状态的切换速度，进一步提高了低场核磁共振仪器对核磁共振信号的检测精准，以及低场核磁共振仪器的灵敏度；通过第一 MOSFET和第二 MOSFET构成等效的MOSFET电路，增加了 MOSFET电路的耐压性。
[0031]图4为本发明另一实施例提供的适用于低场核磁共振Q转换电路的时序图。所述射频信号发送端发送射频信号时，所述第一控制器控制所述双工器与所述射频信号发送端连接，所述射频信号发送结束后，所述第二控制器控制所述MOSFET电路开启，以泄放所述谐振电路中的能量。所述第一控制器控制所述双工器与所述射频信号发送端断开之前，所述第二控制器控制所述MOSFET电路关闭。所述谐振电路中的能量泄放完成后，所述第一控制器控制所述双工器与所述核磁共振信号接收端连接，由所述核磁共振信号接收端接收核磁共振信号。
[0032]如图4所示，时序LI为第一控制器对应的控制信号，该控制信号为高电平时，第一控制器控制双工器13与射频信号发送端16连接，该控制信号为低电平时，第一控制器控制双工器13与核磁共振信号接收端17连接。
[0033]时序L2为第二控制器对应的控制信号，该控制信号为高电平时，第二控制器控制MOSFET电路122开启，功率电阻122接入谐振电路11，单天线工作在低Q值状态；该控制信号为低电平时，第二控制器控制MO