專利名稱：井下工程參數(shù)測試的小信號放大器的陷波電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種小信號放大器，具體地說，是涉及一種用于測試井下工程參數(shù)的 小信號放大器的陷波電路。
背景技術(shù)：
井下工程參數(shù)包括壓力、溫度、鉆壓、扭矩、加速度、彎曲應(yīng)力等多種參數(shù)，都來自 于鉆井現(xiàn)場的各種傳感器。在井下幾千米處，環(huán)境十分惡劣，溫度高達20(TC、壓強高達幾十 MPa，鉆頭在工作過程中產(chǎn)生極強的振動，以及鉆井液的腐蝕性等將對井下儀器產(chǎn)生重大的 影響，由此傳感器輸出的信號會夾雜著井下環(huán)境產(chǎn)生的各種噪聲。而在鉆井現(xiàn)場，井架等重 型設(shè)備的屏蔽干擾和鉆井液泵、發(fā)電機等大型電磁設(shè)備也具有強烈干擾。另外，井下工程參 數(shù)的信號幅度十分微小，一般為μ V數(shù)量級，很容易被淹沒于噪聲之中，難于被檢測。因此，井下工程參數(shù)測試的小信號放大器必須具備耐高溫、高壓、腐蝕，抗沖擊、振 動，高穩(wěn)定度，強噪聲抑制能力等性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種井下工程參數(shù)測試的小信號放大器的陷波電路，用于 在進行參數(shù)測試的過程中抑制井下環(huán)境中的各種工頻干擾。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下井下工程參數(shù)測試的小信號放大器的陷波電路，其特征在于，包括相互并聯(lián)的低 通濾波器和高通濾波器。所述低通濾波器由第一運算放大器和第一T網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，所述第一T網(wǎng)絡(luò)由電阻R1、 電阻R2和電容C3組成，電阻Rl與電阻R2串聯(lián)，電容C3 —端與電阻R1、電阻R2的連接點 連接，另一端與高通濾波器的輸入端連接，電阻R2的輸出端與第一運算放大器的同相輸連 接端相連，第一運算放大器的反相連接端與其輸出端連接。所述高通濾波器由第二運算放大器和第二T網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，所述第二T網(wǎng)絡(luò)由電容Cl、 電容C2和電阻R3組成，電容Cl與電容C2串聯(lián)后，其輸入端與電阻Rl的輸入端相連，其輸 出端與電阻R2的輸出端相連，電阻R3的另一端與第二運算放大器的輸入端連接，第二運算 放大器的反相連接端與其輸入端相連，其同相連接端與可變電阻&的調(diào)節(jié)端相連，可變電 阻&的其余兩端分別與電源、第一運算放大器的輸出端連接。所述電阻Rl與電阻R2的阻值相等。所述電容Cl與電容C2的電容值相等。所謂陷波電路，即是指帶阻濾波器，本發(fā)明主要利用雙T網(wǎng)絡(luò)與運算放大器來構(gòu) 成一個有源雙T陷波電路，使電路形成一個帶阻頻段，從而對非信號頻段的干擾形成抑制 功能。本發(fā)明設(shè)計合理，能夠有效地抑制井下工程中信號周圍的各種工頻干擾，以便后 續(xù)電路對各種干擾進行消除。本發(fā)明主要用于噪聲干擾強烈的惡劣環(huán)境中，特別是井下工程中的信號參數(shù)測試。


圖1為發(fā)明的電路原理圖。圖2為本發(fā)明中陷波電路的幅頻特性曲線。
具體實施例方式如圖1所示，井下工程參數(shù)測試的小信號放大器的陷波電路，包括相互并聯(lián)的低 通濾波器和高通濾波器。所述低通濾波器由第一運算放大器和第一T網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，所述第一T網(wǎng)絡(luò)由電阻R1、 電阻R2和電容C3組成，電阻Rl與電阻R2串聯(lián)，電容C3 —端與電阻R1、電阻R2的連接點 連接，另一端與高通濾波器的輸入端連接，電阻R2的輸出端與第一運算放大器的同相輸連 接端相連，第一運算放大器的反相連接端與其輸出端連接。所述高通濾波器由第二運算放大器和第二 T網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，所述第二 T網(wǎng)絡(luò)由電容Cl、 電容C2和電阻R3組成，電容Cl與電容C2串聯(lián)后，其輸入端與電阻Rl的輸入端相連，其輸 出端與電阻R2的輸出端相連，電阻R3的另一端與第二運算放大器的輸入端連接，第二運算 放大器的反相連接端與其輸入端相連，其同相連接端與可變電阻&的調(diào)節(jié)端相連，可變電 阻&的其余兩端分別與電源、第一運算放大器的輸出端連接。所述電阻Rl與電阻R2的阻值相等。所述電容Cl與電容C2的電容值相等。井下工程參數(shù)的有用信號范圍覆蓋50Hz點，50Hz工頻干擾通過電磁感應(yīng)方式從 導(dǎo)線及其他途徑串入信號，嚴(yán)重時可將有用信號全部淹沒。針對這種情況所采取的措施便 是增加電路消除干擾，在消除干擾前，需要對各種干擾源進行抑制，本發(fā)明采用雙T有源帶 阻濾波器來實現(xiàn)干擾源的抑制。雙T有源帶阻濾波器的特性主要取決于兩個方面，在雙T網(wǎng)絡(luò)中，兩支路的R、C的 對稱程度決定陷波點的衰減能達到的最低限度。只有保持R、R和R/2之間以及C、C和2C 之間的嚴(yán)格對稱關(guān)系，才能使對應(yīng)于Qci的頻率的信號互相抵消，衰減到零。選擇容差 的元件，經(jīng)過嚴(yán)格匹配可以實現(xiàn)-40dB到-60dB的衰減。陷波點的衰減程度將影響信號的 質(zhì)量，衰減不夠?qū)⒔档托旁氡?。帶阻寬度?amp; = kR和隊=(l-k)R決定。圖2為陷波電路的幅頻特性曲線，根據(jù)圖2可知，陷波器的中心頻率& = 50Hz,因 為電容標(biāo)稱系列中的標(biāo)稱值與電阻標(biāo)稱值相比要少，故先設(shè)電容值，再計算電阻值。取C = 0. 1 μ F,即 f0 = 1/2 31 R1C = 50Hz，則 Rl = 31. 8ΚΩ。R/2用兩只31. ^Ω的電阻并聯(lián)即可，電容2C用兩只0. 1 μ F的電容并聯(lián)即可。取 品質(zhì)因素Q為10，則k = 1-1/4Q = 0. 975。所以陷波器的3dB帶寬為f。/Q = 10Hz。隨著 Q值增加，相應(yīng)的3dB帶寬減小。電路圖中的R為任意值，如果(I-Iorccr1，則電路中的 正反饋運放可以不用。本實驗我們?nèi)= IOkQ的可變電阻器。本發(fā)明采用溫度系數(shù)小的 銀云母、鉭電容或聚碳酸酯電容，精密電阻器由0. 的電阻和的電容進行匹配。
權(quán)利要求
1.井下工程參數(shù)測試的小信號放大器的陷波電路，其特征在于，包括相互并聯(lián)的低通 濾波器和高通濾波器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下工程參數(shù)測試的小信號放大器的陷波電路，其特征在 于，所述低通濾波器由第一運算放大器和第一 T網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，所述第一 T網(wǎng)絡(luò)由電阻R1、電阻 R2和電容C3組成，電阻Rl與電阻R2串聯(lián)，電容C3 —端與電阻R1、電阻R2的連接點連接， 另一端與高通濾波器的輸入端連接，電阻R2的輸出端與第一運算放大器的同相輸連接端 相連，第一運算放大器的反相連接端與其輸出端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的井下工程參數(shù)測試的小信號放大器的陷波電路，其特征在 于，所述高通濾波器由第二運算放大器和第二 T網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，所述第二 T網(wǎng)絡(luò)由電容Cl、電容 C2和電阻R3組成，電容Cl與電容C2串聯(lián)后，其輸入端與電阻Rl的輸入端相連，其輸出端 與電阻R2的輸出端相連，電阻R3的另一端與第二運算放大器的輸入端連接，第二運算放大 器的反相連接端與其輸入端相連，其同相連接端與可變電阻Rp的調(diào)節(jié)端相連，可變電阻Rp 的其余兩端分別與電源、第一運算放大器的輸出端連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的井下工程參數(shù)測試的小信號放大器的陷波電路，其特征在 于，所述電阻Rl與電阻R2的阻值相等。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的井下工程參數(shù)測試的小信號放大器的陷波電路，其特征在 于，所述電容Cl與電容C2的電容值相等。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種井下工程參數(shù)測試的小信號放大器的陷波電路，屬于信號干擾抑制技術(shù)，主要解決了現(xiàn)有技術(shù)中井下工程參數(shù)測試時信號干擾太強難以準(zhǔn)確測試的問題。本發(fā)明采用雙T網(wǎng)絡(luò)和運算放大器構(gòu)成一個雙T有源陷波電路，通過電路中R、C的對稱設(shè)置來決定陷波點的衰減能達到最低限度，實現(xiàn)對各種干擾頻段的抑制作用。本發(fā)明設(shè)計合理，元器件性能穩(wěn)定，能夠有效地抑制井下工程中信號周圍的各個噪聲干擾，提高信號參數(shù)測試的準(zhǔn)確性。
文檔編號E21B47/00GK102094619SQ200910216759
公開日2011年6月15日 申請日期2009年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月14日
發(fā)明者黃友華 申請人:武侯區(qū)巔峰機電科技研發(fā)中心