用于补偿中子测井仪器的前端电路系统的制作方法_2

文档序号:9782654阅读:来源:国知局
且本发明的范围由所附权利要求书限定。
[0033]要理解的是,如在本说明书中所采用的术语“耦合”和/或“电耦合”并不意味着意指所述元件必须直接耦合在一起;可以在“耦合”或“电耦合”的元件之间提供中间元件。如在本说明书中所采用的术语“连接”和/或“电连接”并不意味着意指所述元件必须直接耦合在一起;可以在“连接”或“电连接”的元件之间提供中间元件。
[0034]进一步要理解的是,除非具体另行声明,否则这里所描述的各个示例性实施例的特征可以彼此组合。应该理解的是,实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明,但是本领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明进行修改或者等同替换,而不脱离本发明的精神和范围,而所附权利要求意在涵盖落入本发明精神和范围中的这些修改或者等同替换。
[0035]接下来,具体参考附图来解释本发明的实施例。
[0036]图1是根据本发明的一个实施例的用于补偿中子测井仪器的前端电路系统100的示意图。如图1所示,补偿中子测井仪器一般至少包括探测器比如中子探测器50(例如He3探测器),前端电路处理系统100以及后端主控板或控制电路板80。根据本发明的一个实施例,补偿中子测井仪器可选地包括用于对探测器所产生的电荷进行加速的高压电源模块70,该高压电源模块70可以例如布置在中子探测器50与前端电路处理系统100之间。
[0037]如图1进一步所示,该前端电路处理系统100可以包括电荷灵敏放大器200、微分放大器300、比较器(也称作比较甑别器)400和脉冲整形电路500。该前端电路处理系统100可以还包括可选的监控电路600用于实时监控微分放大器300的输出以评价探测器所采集的信号是否正常。
[0038]图2a是根据本发明的一个实施例的如图1所示的前端电路系统100中包括的电荷灵敏放大器200的示意图,具体地以HA2620-2类型的电荷灵敏放大器200为例的电子线路连接示意图。从图可知,探测器50比如中子探测器50经由图2a所示的节点2连接到电容器Cl,其中电容器Cl可以例如具有0.Ι-lOnF,优选地为InF。
[0039]如图2a所示,高压输出模块70可以由电源V4,与电源V4并联的电容器C4,与电容器C4串联的电阻器R3组成,并且也连接到上述的节点2,其中电源V4可以具有例如500-2000V,优选地为1000V ;电容器C4可以例如具有0.Ι-lOnF,优选地为4.7nF ;并且电阻器R3可以例如具有0.1-10ΜΩ,优选地为3.9ΜΩ。高压输出模块70为中子探测器50提供直流高压,使带电粒子在高压电场作用下,产生负脉冲。
[0040]根据本发明的一个实施例,探测器50可以经由电容器Cl和电阻器Rl连接到放大器Ul的反相输入端并且放大器Ul的正相输入端例如可以接地,其中电阻器Rl可以例如具有1-1000 Ω或者10-500 Ω,优选地为100 Ω。如图2a所示,所述放大器Ul可以具有HA2620-2的类型。可选地、所述放大器Ul还可以具有0PA211-HT和LMC6061A頂的类型。进一步,在所述放大器Ul的反相输入端和正相输入端之间连接电阻器R2和两个反向连接的二极管,其中电阻器R3可以例如具有0.1-10ΜΩ,优选地为1ΜΩ ;并且所示两个反向连接的二极管可以具有相同或不同的类型,例如具有IN4148型号。
[0041]进一步如图2a所示,在放大器Ul的反相输入端(即放大器Ul的管脚2)与输出端(标识为“N0DE1”)之间并联连接电容器C2和电阻器R4,其中电容器C2可以例如具有0.Ι-lOpF,优选地为4pF ;并且电阻器R4可以例如具有0.1-20ΜΩ,优选地为1M Ω。
[0042]此外还如图2a所示,为了使得放大器Ul进行正常操作,放大器Ul的不同管脚可以被施加电源电压Vl和V2,例如放大器Ul的管脚4可以被施加一 12V而放大器Ul的管脚7和8可以被施加+12V。根据本发明的一个实施例,电源电压V2优选地经由电容器C3耦合到放大器Ul的管脚8,其中电容器C3可以例如具有0.Ι-lOOpF,优选地为10pF。
[0043]注意的是,上述电容器、电阻器和电源电压的数值范围可以根据需要或实际进行调节或修改,以使得整个电子电路系统更良好地运行。另外,在图2a中还示出了可选测试支路,该可选测试支路包括在电荷灵敏放大器200的测试输入端即节点2与其输出端即NODEl之间连接的示波器,这样就可以单独地对该电荷灵敏放大器200进行测试,从而简化以及方便故障排除。在此情形下,只需在节点2与地之间施加测试波形V3即可,例如测试波形V3的电压为OV?0.5V而其周期0.0lmsec (毫秒)到0.1msec0
[0044]再次,将图2a所示的主要部件的功能和要求概括如下:电容器Cl需要选用3KV高压电容,起隔离高压的作用;电阻器Rl的作用是将高压电源70与探测器50的输出脉冲隔离;以及R2,Dl, D2用来防止高压电弧对运放放大器Ul的损害。
[0045]综上所述,电荷灵敏放大器200的作用是将探测器输出脉冲积累的电荷Q变换为相应的电压脉冲,其中C2起耦合电荷的作用,并且在“NODEI”处输出的电压为V=Q/C2。
[0046]图2b是根据本发明的另一个实施例的如图1所示的前端电路系统100中包括的电荷灵敏放大器200’的电子线路连接示意图。
[0047]与图2a类似,从图2b可知,探测器50比如中子探测器50经由图2b所示的节点2连接到电容器Cl,其中电容器Cl可以例如具有0.1-1OnF,优选地为1.25nF。如图2b所示,高压输出模块70可以由电源V4,与电源V4串联的电阻器R5,与电源V4和电阻器R5的串联电路并联的电容器C4,与电容器C4串联的电阻器R3组成,并且也连接到上述的节点2,其中电源V4可以具有例如500-2000V,优选地为1000V ;电容器C4可以例如具有0.1-1OnF,优选地为1.25nF ;电阻器R3可以例如具有0.1-10ΜΩ,优选地为3.9ΜΩ ;并且电阻器R5可以例如具有0.1-100ΜΩ,优选地为1M Ω。
[0048]根据本发明的一个实施例,如图2b所示,探测器50可以经由电容器Cl和电阻器Rl连接到放大器Ul的反相输入端并且放大器Ul的正相输入端例如可以接地,其中电阻器Rl可以例如具有1-5000 Ω或者100-2000 Ω,优选地为IkQ。如图2b所示,所述放大器Ul可以具有0PA211-HT的类型。可选地、所述放大器Ul还可以具有HA2620-2和LMC6061A頂的类型。进一步,在所述放大器Ul的反相输入端和正相输入端之间连接一个二极管,该二极管可以具有例如具有IN4148型号。
[0049]进一步如图2b所示,在放大器Ul的反相输入端(即放大器Ul的管脚2)与输出端(标识为“N0DE1”)之间并联连接电容器C2和电阻器R4,其中电容器C2可以例如具有0.Ι-lOpF,优选地为4pF ;并且电阻器R4可以例如具有0.1-20ΜΩ,优选地为IM Ω。
[0050]此外还如图2b所示,为了使得放大器Ul进行正常操作,放大器Ul的不同管脚可以被施加电源电压Vl和V2,例如放大器Ul的管脚4可以被施加一 12V而放大器Ul的管脚7和8可以被施加+12V。根据本发明的一个实施例,电源电压V2优选地经由电容器C3耦合到放大器Ul的管脚8,其中电容器C3可以例如具有0.Ι-lOOpF,优选地为10pF。同样,在图2b中还示出了可选测试支路,该可选测试支路包括在电荷灵敏放大器200’的测试输入端即节点2与其输出端即NODEl之间连接的示波器。根据本发明的一个实施例,可以在节点2与地之间施加测试波形V3,例如测试波形V3的电压为OV?0.5V而其周期0.0lmsec(晕秒)到 0.1msec0
[0051]图3a是根据本发明的一个实施例的图1所示的前端电路系统100中包括的微分放大器300的示意图。
[0052]如图3a所示,来自图2a的放大器Ul的输出NODEl连接到图3a的微分放大器300,其中节点NODEl经由电容器C5和电阻器R5连接到放大器U2的反相输入端并且放大器U2的正相输
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