專(zhuān)利名稱(chēng)：一種二維核磁共振測(cè)井儀隔離與微弱信號(hào)預(yù)處理電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電路，尤其涉及一種二維核磁共振測(cè)井儀隔離與微弱信號(hào)預(yù)處理電路。
背景技術(shù)：
當(dāng)前所有核磁共振測(cè)井儀大都將隔離電路與微弱信號(hào)預(yù)處理電路進(jìn)行分離設(shè)計(jì)。由于核磁信號(hào)十分微弱，板間的信號(hào)連接線很容易引入噪聲，從而降低儀器的信噪比。此外，由于核磁儀器需要高壓激勵(lì)脈沖發(fā)射同時(shí)伴隨微弱信號(hào)接收，分離設(shè)計(jì)的隔離電路與微弱信號(hào)處理電路之間過(guò)長(zhǎng)的高壓電路板間引線也會(huì)帶來(lái)很多安全隱患。并且，兩個(gè)電路單獨(dú)設(shè)計(jì)會(huì)增加儀器中電路的體積，增加功耗。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服目前核磁共振測(cè)井儀采用隔離電路與微弱信號(hào)預(yù)處理電路分離設(shè)計(jì)而導(dǎo)致的信噪比低以及安全隱患較多的缺陷。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種二維核磁共振測(cè)井儀隔離與微弱信號(hào)預(yù)處理電路，包括兼容在一塊電路板上的高壓隔離電路及微弱信號(hào)預(yù)處理電路，所述高壓隔離電路及微弱信號(hào)預(yù)處理電路均連接在天線的兩根饋線上，所述天線的兩根饋線上各自連接有接收開(kāi)關(guān)SI，兩根饋線之間連接有軟泄放開(kāi)關(guān)S2 ;所述高壓隔離電路(10)隔離所述天線上的高壓激勵(lì)信號(hào)，所述微弱信號(hào)預(yù)處理電路(20)對(duì)所述天線接收的微弱回波信號(hào)進(jìn)行濾波降噪和放大。優(yōu)選地，所述高壓隔離電路(10)連接所述天線的兩根饋線位于所述接收開(kāi)關(guān)SI和軟泄放開(kāi)關(guān)S2之前的位置，以及連接所述天線的兩根饋線位于所述接收開(kāi)關(guān)SI和軟泄放開(kāi)關(guān)S2之后的位置。優(yōu)選地，所述高壓隔離電路(10)包括輸入高電壓檢測(cè)電路(11)、收發(fā)控制邏輯電路(13)以及驅(qū)動(dòng)電路(14)，其中:所述輸入高電壓檢測(cè)電路(11)，連接所述天線的兩根饋線位于所述接收開(kāi)關(guān)SI和軟泄放開(kāi)關(guān)S2之前的位置，在所述天線上具有高電壓時(shí)產(chǎn)生高壓控制信號(hào)并輸出至所述收發(fā)控制邏輯電路(13)；所述收發(fā)控制邏輯電路(13)，接入收發(fā)切換控制信號(hào)以及軟泄放控制信號(hào)，在接收到所述輸入高電壓檢測(cè)電路(11)輸入的高壓控制信號(hào)時(shí)，根據(jù)所述高壓控制信號(hào)產(chǎn)生斷開(kāi)兩根饋線上的接收開(kāi)關(guān)SI的接收控制信號(hào)并發(fā)送給所述驅(qū)動(dòng)電路(14);在所述天線進(jìn)行高壓發(fā)射時(shí)，產(chǎn)生閉合連接在所述兩根饋線之間的軟泄放開(kāi)關(guān)S2的軟泄放控制信號(hào)并發(fā)送給所述驅(qū)動(dòng)電路(14);在所述天線進(jìn)行高壓發(fā)射后且接收信號(hào)之前，根據(jù)所述軟泄放控制信號(hào)及收發(fā)切換控制信號(hào)產(chǎn)生導(dǎo)通所述接收開(kāi)關(guān)SI的接收控制信號(hào)和導(dǎo)通所述軟泄放開(kāi)關(guān)S2的軟泄放控制信號(hào)發(fā)送給所述驅(qū)動(dòng)電路(14);在軟泄放完成后根據(jù)所述軟泄放控制信號(hào)及收發(fā)切換控制信號(hào)產(chǎn)生導(dǎo)通所述接收開(kāi)關(guān)SI的接收控制信號(hào)和斷開(kāi)所述軟泄放開(kāi)關(guān)S2的軟泄放控制信號(hào)發(fā)送給所述驅(qū)動(dòng)電路(14)；所述驅(qū)動(dòng)電路(14)，根據(jù)所述接收控制信號(hào)控制所述接收開(kāi)關(guān)SI，根據(jù)所述軟泄放控制信號(hào)控制所述軟泄放開(kāi)關(guān)S2。優(yōu)選地，所述高壓隔離電路(10)包括輸出高電壓檢測(cè)電路(12)，其中:所述輸出高電壓檢測(cè)電路(12)，連接所述天線的兩根饋線位于所述接收開(kāi)關(guān)SI和軟泄放開(kāi)關(guān)S2之后的位置，在所述天線上具有高電壓且所述輸入高電壓檢測(cè)電路(11)失效時(shí)，產(chǎn)生所述高壓控制信號(hào)并輸出至所述收發(fā)控制邏輯電路(13)。優(yōu)選地，所述微弱信號(hào)預(yù)處理電路包括低噪聲放大電路(21)、接收放大電路(22)和差分輸出電路(23)，其中:所述低噪聲放大電路(21)，降低輸入噪聲電壓并放大微弱回波信號(hào)；所述接收放大電路(22)，對(duì)所述低噪聲放大電路(21)輸出的微弱回波信號(hào)進(jìn)行高通濾波和低通濾波；所述差分輸出電路(23)，將經(jīng)過(guò)所述接收放大電路(22)高通和低通濾波后的微弱回波信號(hào)轉(zhuǎn)化為差分信號(hào)并輸出。優(yōu)選地，所述低噪聲放大電路(21)包括并聯(lián)的兩組差分放大器(211)以及連接所述兩組差分放大器(211)的反相放大電路(212)。優(yōu)選地，所述接收放大電路(22)包括串聯(lián)的高通濾波器和低通濾波電路。優(yōu)選地，所述高通濾波器包括巴特沃茲高通濾波器(221)。優(yōu)選地，所述低通濾波電路包括橢圓低通濾波電路(222)。優(yōu)選地，所述差分輸出電路(23)包含有單端轉(zhuǎn)雙端差分驅(qū)動(dòng)輸出放大器(231)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的實(shí)施例可以對(duì)二維核磁共振測(cè)井儀高壓發(fā)射信號(hào)進(jìn)行有效的隔離，并能完成對(duì)微弱信號(hào)的接收及濾波放大處理。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的二維核磁共振測(cè)井儀隔離與微弱信號(hào)預(yù)處理電路結(jié)構(gòu)原理圖。圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例中低噪聲放大電路、接收放大電路及差分輸出電路的構(gòu)造不意圖。
具體實(shí)施方式
以下將結(jié)合附圖及實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的實(shí)施方式，借此對(duì)本實(shí)用新型如何應(yīng)用技術(shù)手段來(lái)解決技術(shù)問(wèn)題，并達(dá)成技術(shù)效果的實(shí)現(xiàn)過(guò)程能充分理解并據(jù)以實(shí)施。如果不沖突，本實(shí)用新型實(shí)施例以及實(shí)施例中的各個(gè)特征在不相沖突前提下的相互結(jié)合，均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。如圖1所示，本實(shí)用新型實(shí)施例的二維核磁共振測(cè)井儀隔離與微弱信號(hào)預(yù)處理電路主要包括高壓隔離電路10及微弱信號(hào)預(yù)處理電路20，均連接在天線的兩根饋線上。天線的兩根饋線上各自連接有接收開(kāi)關(guān)SI，兩根饋線之間連接有軟泄放開(kāi)關(guān)S2。高壓隔離電路10，連接天線的兩根饋線，隔離天線上的高壓激勵(lì)信號(hào)。當(dāng)二維核磁儀器在天線上發(fā)射高壓激勵(lì)信號(hào)激勵(lì)回波信號(hào)時(shí)，高壓隔離電路10通過(guò)收發(fā)切換控制信號(hào)有效斷開(kāi)兩根饋線上的接收開(kāi)關(guān)，保證高壓信號(hào)有效地隔離。當(dāng)高壓信號(hào)激勵(lì)完成時(shí)，通過(guò)軟泄放控制信號(hào)與收發(fā)切換控制信號(hào)同時(shí)導(dǎo)通，對(duì)天線上的高壓殘余能量進(jìn)行有效泄放，保證后續(xù)微弱回波信號(hào)的接收質(zhì)量。當(dāng)軟泄放控制持續(xù)一段時(shí)間后，斷開(kāi)安裝在兩根饋線之間的軟泄放開(kāi)關(guān)，接收微弱回波信號(hào)。微弱信號(hào)預(yù)處理電路20，連接天線的兩根饋線，對(duì)天線接收的微弱回波信號(hào)進(jìn)行濾波降噪，并將信號(hào)放大到需要的程度后傳送到采集電路進(jìn)行信號(hào)采集。本實(shí)用新型的實(shí)施例中，高壓隔離電路10連接天線的兩根饋線位于接收開(kāi)關(guān)和軟泄放開(kāi)關(guān)之前的位置，以及位于連接接收開(kāi)關(guān)和軟泄放開(kāi)關(guān)之后的位置。如圖1所示，高壓隔離電路10主要包括輸入高電壓檢測(cè)電路11、輸出高電壓檢測(cè)電路12、收發(fā)控制邏輯電路13以及驅(qū)動(dòng)電路14。輸入高電壓檢測(cè)電路11，連接天線的兩根饋線位于接收開(kāi)關(guān)SI和軟泄放開(kāi)關(guān)S2之前的位置，用于在天線上具有高電壓時(shí)就產(chǎn)生高壓控制信號(hào)并輸出至收發(fā)控制邏輯電路13。輸出高電壓檢測(cè)電路12，連接天線的兩根饋線位于接收開(kāi)關(guān)SI和軟泄放開(kāi)關(guān)S2之后的位置，用于天線上具有高電壓且輸入高電壓檢測(cè)電路11失效時(shí)，產(chǎn)生高壓控制信號(hào)并輸出至收發(fā)控制邏輯電路13。收發(fā)控制邏輯電路13，與輸入高電壓檢測(cè)電路11、輸出高電壓檢測(cè)電路12以及驅(qū)動(dòng)電路14相連；用于接入收發(fā)切換控制信號(hào)以及軟泄放控制信號(hào)；還用于在接收到輸入高電壓檢測(cè)電路11或者輸出高電壓檢測(cè)電路12輸入的高壓控制信號(hào)時(shí)，根據(jù)高壓控制信號(hào)產(chǎn)生斷開(kāi)兩根饋線上的接收開(kāi)關(guān)SI的接收控制信號(hào)并發(fā)送給驅(qū)動(dòng)電路14 ;在天線進(jìn)行高壓發(fā)射時(shí)，產(chǎn)生閉合連接在該兩根饋線之間的軟泄放開(kāi)關(guān)S2的軟泄放控制信號(hào)并發(fā)送給驅(qū)動(dòng)電路14 ;在天線進(jìn)行高壓發(fā)射后且接收信號(hào)之前，根據(jù)軟泄放控制信號(hào)及收發(fā)切換控制信號(hào)產(chǎn)生導(dǎo)通SI的接收控制信號(hào)和導(dǎo)通S2的軟泄放控制信號(hào)，并發(fā)送給驅(qū)動(dòng)電路14 ；在軟泄放完成后，根據(jù)軟泄放控制信號(hào)及收發(fā)切換控制信號(hào)產(chǎn)生導(dǎo)通SI的接收控制信號(hào)和斷開(kāi)S2的軟泄放控制信號(hào)，并發(fā)送給驅(qū)動(dòng)電路14。驅(qū)動(dòng)電路14，與收發(fā)控制邏輯電路13相連，接收收發(fā)控制邏輯電路13發(fā)送的接收控制信號(hào)和軟泄放控制信號(hào)，根據(jù)接收控制信號(hào)控制接收開(kāi)關(guān)Si，根據(jù)軟泄放控制信號(hào)控制軟泄放開(kāi)關(guān)S2。如圖1所示，接收開(kāi)關(guān)SI及軟泄放開(kāi)關(guān)S2設(shè)置在輸入高電壓檢測(cè)電路11與天線的兩根饋線的連接點(diǎn)以及輸出高壓檢測(cè)電路與天線的兩根饋線的連接點(diǎn)之間的饋線上。天線探頭上有發(fā)射高電壓信號(hào)時(shí)，如果輸入高壓檢測(cè)電路失效，不能有效斷開(kāi)Si，則導(dǎo)致天線探頭上的高壓通過(guò)Si繼續(xù)進(jìn)行傳輸，此時(shí)輸出高壓檢測(cè)電路偵測(cè)到高壓則產(chǎn)生高壓控制信號(hào)發(fā)送到收發(fā)控制邏輯電路13，保證有效斷開(kāi)SI，起到補(bǔ)充保護(hù)作用。本發(fā)明的實(shí)施例中，當(dāng)發(fā)射高壓發(fā)射信號(hào)時(shí)，產(chǎn)生的軟泄放控制信號(hào)為高電平，導(dǎo)通S2保證后續(xù)電路輸入短接，并產(chǎn)生接收控制信號(hào)為低電平以有效斷開(kāi)SI，保證天線上的高壓信號(hào)與后續(xù)放大電路斷開(kāi)，從而起到高壓保護(hù)的作用。當(dāng)高壓發(fā)射完成后，繼續(xù)保持軟泄放控制信號(hào)為高電平以導(dǎo)通S2，并產(chǎn)生接收控制信號(hào)為高電平有效導(dǎo)通SI，通過(guò)SI與S2同時(shí)導(dǎo)通來(lái)將天線上的高壓發(fā)射殘余能量進(jìn)行有效的泄放。當(dāng)泄放持續(xù)一段時(shí)間后產(chǎn)生軟泄放控制信號(hào)為低電平以斷開(kāi)S2，同時(shí)保持接收控制信號(hào)為高電平有效導(dǎo)通SI，將回波信號(hào)輸入到后續(xù)電路進(jìn)行預(yù)處理。從而，無(wú)論當(dāng)前收發(fā)切換控制信號(hào)或者軟泄放控制信號(hào)是否有效，都可以強(qiáng)制控制驅(qū)動(dòng)電路有效地?cái)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)SI，S2，從而有效保護(hù)后續(xù)電路免受高壓損壞。當(dāng)天線上沒(méi)有高壓信號(hào)時(shí)，收發(fā)控制邏輯電路的工作狀態(tài)此時(shí)由當(dāng)前收發(fā)切換控制信號(hào)和軟泄放控制信號(hào)來(lái)決定。如圖1所示，微弱信號(hào)預(yù)處理電路包括低噪聲放大電路21、接收放大電路22和差分輸出電路23。低噪聲放大電路21,降低輸入噪聲電壓并放大微弱回波信號(hào)。接收放大電路22，與低噪聲放大電路21相連，對(duì)低噪聲放大電路輸出的微弱回波信號(hào)進(jìn)行高通濾波和低通濾波，消除低頻噪聲并濾除高頻噪聲，以提高微弱回波信號(hào)的信噪比。 差分輸出電路23，與接收放大電路22相連，將經(jīng)過(guò)接收放大電路22高通和低通濾波后的微弱回波信號(hào)轉(zhuǎn)化為差分信號(hào)并輸出，便于進(jìn)行長(zhǎng)距離傳輸。本實(shí)用新型的實(shí)施例將一個(gè)單端信號(hào)轉(zhuǎn)雙端差分信號(hào)，可以有效提高信號(hào)的共模抑制比，減小信號(hào)傳輸過(guò)程中空間差模信號(hào)的干擾。如圖2所示，本實(shí)用新型的實(shí)施例中，低噪聲放大電路21包括并聯(lián)的兩組差分放大器211以及連接兩組差分放大器211的反相放大電路212。兩組差分放大器211并聯(lián)，有效降低輸入噪聲電壓。主要由低噪聲運(yùn)算放大器構(gòu)成的反相放大電路212，放大微弱回波信號(hào)。如圖2所示，本實(shí)用新型的實(shí)施例中，接收放大電路22包括串聯(lián)的一個(gè)高通濾波器(如圖2所示的巴特沃茲高通濾波器221)和一個(gè)低通濾波電路(如圖2所示的橢圓低通濾波電路222)。巴特沃茲高通濾波器221對(duì)微弱回波信號(hào)進(jìn)行高通濾波，有效濾除低頻的噪聲。橢圓低通濾波電路222將巴特沃茲高通濾波器221輸出的信號(hào)進(jìn)行低通濾波處理，濾除信號(hào)中的高頻噪聲，提高微弱回波信號(hào)的信噪比。如圖2所示，本實(shí)用新型的實(shí)施例中，差分輸出電路23主要包括有單端轉(zhuǎn)雙端差分驅(qū)動(dòng)輸出放大器231。本實(shí)用新型的實(shí)施例將二維核磁儀器高壓隔離電路與微弱信號(hào)預(yù)處理電路兼容設(shè)計(jì)在一塊電路板上，有效降低了核磁共振信號(hào)因長(zhǎng)距離傳輸而引入的噪聲，提高了儀器的可靠性與信噪比。本實(shí)用新型的實(shí)施例能夠?qū)⒏邏盒盘?hào)進(jìn)行有效隔離。本實(shí)用新型的實(shí)施例有效縮小電路尺寸，減少電路數(shù)量，縮小電路整體體積，節(jié)省了空間并且降低了功耗。雖然本實(shí)用新型所揭露的實(shí)施方式如上，但所述的內(nèi)容只是為了便于理解本實(shí)用新型而采用的實(shí)施方式，并非用以限定本實(shí)用新型。任何本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型所揭露的精神和范圍的前提下，可以在實(shí)施的形上及細(xì)節(jié)上作任何的修改與變化，但本實(shí)用新型的專(zhuān)利保護(hù)范圍，仍須以所附的權(quán)利要求書(shū)所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種二維核磁共振測(cè)井儀隔離與微弱信號(hào)預(yù)處理電路，其特征在于，包括兼容在一塊電路板上的高壓隔離電路及微弱信號(hào)預(yù)處理電路，所述高壓隔離電路及微弱信號(hào)預(yù)處理電路均連接在天線的兩根饋線上，所述天線的兩根饋線上各自連接有接收開(kāi)關(guān)Si，兩根饋線之間連接有軟泄放開(kāi)關(guān)S2 ;所述高壓隔離電路(10)隔離所述天線上的高壓激勵(lì)信號(hào)，所述微弱信號(hào)預(yù)處理電路(20)對(duì)所述天線接收的微弱回波信號(hào)進(jìn)行濾波降噪和放大。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維核磁共振測(cè)井儀隔離與微弱信號(hào)預(yù)處理電路，其特征在于，所述高壓隔離電路(10)連接所述天線的兩根饋線位于所述接收開(kāi)關(guān)SI和軟泄放開(kāi)關(guān)S2之前的位置，以及連接所述天線的兩根饋線位于所述接收開(kāi)關(guān)SI和軟泄放開(kāi)關(guān)S2之后的位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維核磁共振測(cè)井儀隔離與微弱信號(hào)預(yù)處理電路，其特征在于，所述微弱信號(hào)預(yù)處理電路包括低噪聲放大電路(21)、接收放大電路(22)和差分輸出電路(23)，其中: 所述低噪聲放大電路(21)，降低輸入噪聲電壓并放大微弱回波信號(hào)； 所述接收放大電路(22)，對(duì)所述低噪聲放大電路(21)輸出的微弱回波信號(hào)進(jìn)行高通濾波和低通濾波； 所述差分輸出電路(23)，將經(jīng)過(guò)所述接收放大電路(22)高通和低通濾波后的微弱回波信號(hào)轉(zhuǎn)化為差分信號(hào)并輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的二維核磁共振測(cè)井儀隔離與微弱信號(hào)預(yù)處理電路，其特征在于，所述低噪聲放大電路(21)包括并聯(lián)的兩組差分放大器(211)以及連接所述兩組差分放大器(211)的反相放大電路(212)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的二維核磁共振測(cè)井儀隔離與微弱信號(hào)預(yù)處理電路，其特征在于，所述接收放大電路(22)包括串聯(lián)的高通濾波器和低通濾波電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的二維核磁共振測(cè)井儀隔離與微弱信號(hào)預(yù)處理電路，其特征在于，所述高通濾波器包括巴特沃茲高通濾波器(221)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的二維核磁共振測(cè)井儀隔離與微弱信號(hào)預(yù)處理電路，其特征在于，所述低通濾波電路包括橢圓低通濾波電路(222)。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的二維核磁共振測(cè)井儀隔離與微弱信號(hào)預(yù)處理電路，其特征在于，所述差分輸出電路(23)包含有單端轉(zhuǎn)雙端差分驅(qū)動(dòng)輸出放大器(231)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種二維核磁共振測(cè)井儀隔離與微弱信號(hào)預(yù)處理電路，克服目前核磁共振測(cè)井儀采用隔離電路與微弱信號(hào)預(yù)處理電路分離設(shè)計(jì)而導(dǎo)致的信噪比低以及安全隱患較多的缺陷，該電路包括兼容在一塊電路板上的高壓隔離電路及微弱信號(hào)預(yù)處理電路，所述高壓隔離電路及微弱信號(hào)預(yù)處理電路均連接在天線的兩根饋線上，所述天線的兩根饋線上各自連接有接收開(kāi)關(guān)S1，兩根饋線之間連接有軟泄放開(kāi)關(guān)S2；所述高壓隔離電路(10)隔離所述天線上的高壓激勵(lì)信號(hào)，所述微弱信號(hào)預(yù)處理電路(20)對(duì)所述天線接收的微弱回波信號(hào)進(jìn)行濾波降噪和放大。本實(shí)用新型的實(shí)施例可以對(duì)二維核磁共振測(cè)井儀高壓發(fā)射信號(hào)進(jìn)行有效的隔離。
文檔編號(hào)E21B47/00GK203008887SQ20122041618
公開(kāi)日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2012年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月21日
發(fā)明者張嘉偉, 宋公仆 申請(qǐng)人:中國(guó)海洋石油總公司, 中海油田服務(wù)股份有限公司