超聲相控陣井壁成像系統(tǒng)用電源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石油開采設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤指一種超聲相控陣井壁成像系統(tǒng)用電源。
【背景技術(shù)】
[0002]超聲相控陣成像測井技術(shù)利用井下陣列傳感器對井壁進行掃描并根據(jù)超聲波的傳播時間和回波幅度信息對探測區(qū)域進行成像。依據(jù)此技術(shù)設(shè)計的超聲相控陣井壁成像系統(tǒng)可檢測套損及射孔情況，具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0003]但是在實際檢測過程中發(fā)現(xiàn)，由于超聲相控陣同時激發(fā)的傳感器陣元數(shù)量多，用于產(chǎn)生激勵信號的電源不僅要求電壓高，而且要求峰值電流大；另外，因為所用的壓電陶瓷晶片體積小，所以接收的超聲回波信號幅值非常微弱，極易受系統(tǒng)電路的電噪聲影響。特別是超聲發(fā)射高壓脈沖激勵信號所用的高壓電源，它產(chǎn)生的紋波噪聲(即:同時包括紋波和噪聲)幅值有的甚至比超聲回波信號還大，通過傳導(dǎo)與輻射兩種方式對超聲回波信號造成嚴重干擾，對后續(xù)的數(shù)據(jù)采集、信號處理和缺陷識別帶來了極大的困難。如果能設(shè)計一款低紋波噪聲的高壓直流電源，就能較好的解決這一問題。
[0004]而目前，構(gòu)成直流穩(wěn)壓電源的方法主要有兩種:線性穩(wěn)壓電源和開關(guān)穩(wěn)壓電源。線性穩(wěn)壓電源穩(wěn)定度高，紋波小，缺點是體積龐大，并且由于其電壓反饋電路工作在線性狀態(tài)，隨著輸入輸出電壓差值的增大，調(diào)整管功耗也變大，發(fā)熱則更嚴重，電源效率也更低。開關(guān)電源是控制開關(guān)管開通和關(guān)斷的時間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，其體積小，重景輕，效率高。
[0005]出于電源轉(zhuǎn)換效率和熱管理難度的考慮，目前超聲相控陣井壁成像系統(tǒng)中的井下電源一般都采用開關(guān)電源。但是由于開關(guān)管使得電源的輸出紋波噪聲大，紋波噪聲系數(shù)要做到1%以下比較困難。而且對于相控陣而言，這種電源產(chǎn)生的高頻噪聲嚴重干擾超聲回波信號。
[0006]這里指出:噪聲不同于紋波。紋波是出現(xiàn)在輸出端子間的一種與輸入頻率和開關(guān)頻率同步的成分，用峰-峰(peak to peak)值表示，一般要求在輸出電壓的0.5%以下；噪聲是出現(xiàn)在輸出端子間的紋波以外的一種高頻成分，也用峰-峰(peak to peak)值表示，一般要求在輸出電壓的1%左右。紋波噪聲是二者的合成，用峰-峰(peak to peak)值表示，一般要求在輸出電壓的2%以下。
[0007]為了規(guī)避開關(guān)電源紋波噪聲大的缺點，有人提出在開關(guān)電源輸出端添加一級LD0(low dropout regulator，低壓差線性穩(wěn)壓器)穩(wěn)壓電路進行濾波，因為LDO輸入輸出電壓差值小，所以對轉(zhuǎn)換效率影響并不大，加上線性穩(wěn)壓電源自身的特點使得輸出電壓紋波可以做到非常小。這樣便將傳統(tǒng)開關(guān)電源與線性電源兩種電源的技術(shù)優(yōu)勢融合在一起，從而充分發(fā)揮它們各自的性能優(yōu)勢，使電源的性能更加趨于完善。但是，LDO對高頻噪聲抑制作用并不大，加之沒有相關(guān)的屏蔽設(shè)計，紋波噪聲依然嚴重，仍舊對超聲回波信號有著較嚴重的干擾。而且由于受LDO芯片的限制，它還存在著輸出電壓低，電流小，無法在高溫環(huán)境下穩(wěn)定工作的缺點，無法應(yīng)用于井下作業(yè)環(huán)境。
[0008]綜上可知，超聲相控陣井壁成像系統(tǒng)的工作原理決定了，產(chǎn)生超聲發(fā)射高壓脈沖激勵信號所用的穩(wěn)壓電源對紋波噪聲要求高，而且要求穩(wěn)壓電源能在高溫環(huán)境下穩(wěn)定工作，目前的穩(wěn)壓電源還不能滿足上述要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種超聲相控陣井壁成像系統(tǒng)用電源，產(chǎn)生的紋波噪聲小，不會對超聲回波信號產(chǎn)生明顯的影響。
[0010]為了達到本發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種超聲相控陣井壁成像系統(tǒng)用電源，包括相連接的預(yù)穩(wěn)壓組件和線性穩(wěn)壓組件；其中:預(yù)穩(wěn)壓組件包括:與預(yù)穩(wěn)壓組件的輸入端連接的供電源的預(yù)穩(wěn)壓模塊；輸入端與預(yù)穩(wěn)壓模塊的輸出端連接的濾波器；和第一屏蔽罩，其中，預(yù)穩(wěn)壓模塊和濾波器位于第一屏蔽罩內(nèi)；所述線性穩(wěn)壓組件包括:串聯(lián)型穩(wěn)壓電路，其輸入端連接所述濾波器的輸出端；電容，連接于所述串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的三極管的基極和所述濾波器的地端之間；和第二屏蔽罩，所述串聯(lián)型穩(wěn)壓電路和所述電容位于所述第二屏蔽罩內(nèi)。
[0011]可選地，所述電容為兩個瓷片電容，且兩個瓷片電容中的一個連接于所述串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的NPN型三極管的基極和所述濾波器的地端之間、另一個連接于所述串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的PNP型三極管的基極和所述濾波器的地端之間。
[0012]可選地，所述預(yù)穩(wěn)壓模塊包括有多個，且多個所述預(yù)穩(wěn)壓模塊依次相串聯(lián)連接。
[0013]可選地，所述預(yù)穩(wěn)壓模塊包括有兩個。
[0014]可選地，所述預(yù)穩(wěn)壓模塊為DC-DC預(yù)穩(wěn)壓模塊。
[0015]可選地，所述濾波器為低通EMI濾波器。
[0016]可選地，所述EMI濾波器包括磁芯和漆包線繞制成的三輸入三輸出的共軛電感、以及與所述共軛電感配合使用的瓷片電容。
[0017]可選地，所述預(yù)穩(wěn)壓組件還包括連接所述預(yù)穩(wěn)壓模塊和所述第一屏蔽罩的散熱片。
[0018]可選地，所述散熱片、所述預(yù)穩(wěn)壓模塊和所述第一屏蔽罩之間還填充有導(dǎo)熱材料。
[0019]可選地，所述導(dǎo)熱材料為導(dǎo)熱硅脂。
[0020]本發(fā)明提供的超聲相控陣井壁成像系統(tǒng)用電源，其串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的三極管的基極和濾波器的地端之間安裝有電容，電容在工作狀態(tài)下減弱紋波噪聲，以減小甚至消除對超聲回波信號產(chǎn)生的干擾；且第一屏蔽罩和第二屏蔽罩屏蔽預(yù)穩(wěn)壓模塊的輻射噪音，以避免對超聲回波信號產(chǎn)生干擾；濾波器阻斷噪聲傳導(dǎo)路徑，進一步減弱對超聲回波信號的干擾；實現(xiàn)了電源產(chǎn)生的超聲發(fā)射高壓脈沖激勵信號滿足紋波噪聲要求高的設(shè)計要求。
[0021]進一步地，第一屏蔽罩和預(yù)穩(wěn)壓模塊之間增加了導(dǎo)熱硅脂和散熱片，實現(xiàn)了預(yù)穩(wěn)壓模塊的快速散熱，保證了電源能在高溫環(huán)境下穩(wěn)定工作，更好地滿足了電源應(yīng)用于超聲相控陣井壁成像系統(tǒng)。
[0022]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在說明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。
【附圖說明】
[0023]附圖用來提供對本發(fā)明技術(shù)方案的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本申請的實施例一起用于解釋本發(fā)明的技術(shù)方案，并不構(gòu)成對本發(fā)明技術(shù)方案的限制。
[0024]圖1為本發(fā)明所述的超聲相控陣井壁成像系統(tǒng)用電源與供電源相連接的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2為圖1所示電源中EMI濾波器的電路圖；
[0026]圖3為圖1所示電源中EMI濾波器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖4為圖1所示電源中串聯(lián)型穩(wěn)壓電路與電容相連接后的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]其中，圖1至圖4中附圖標記與部件名稱之間的對應(yīng)關(guān)系為:
[0029]I預(yù)穩(wěn)壓組件，11預(yù)穩(wěn)壓模塊，12濾波器，121磁芯，122漆包線，123瓷片電容，13第一屏蔽罩，14散熱片，15導(dǎo)熱硅脂，2線性穩(wěn)壓組件，21串聯(lián)型穩(wěn)壓電路，22電容，23第二屏蔽罩，3供電源，4第一濾波電路，5第二濾波電路，6偏置電阻，7三極管，8誤差放大器，9基準電壓，10取樣電路。
【具體實施方式】
[0030]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，下文中將結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細說明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互任意組合。
[0031]在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是，本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的方式來實施，因此，本發(fā)明的保護范圍并不受下面公開的具體實施例的限制。
[0032]下面結(jié)合附圖描述本發(fā)明一些實施例所述的超聲相控陣井壁成像系統(tǒng)用電源。
[0033]如圖1所示，本發(fā)明提供了一種超聲相控陣井壁成像系統(tǒng)用電源，包括相連接的預(yù)穩(wěn)壓組件I和線性穩(wěn)壓組件2 ;其中:預(yù)穩(wěn)壓組件I包括:輸入端用于連接供電源3的預(yù)穩(wěn)壓模塊11 ;濾波器12，其輸入端連接預(yù)穩(wěn)壓模塊11的輸出端；和第一屏蔽罩13，預(yù)穩(wěn)壓模塊11和濾波器12位于第一屏蔽罩13內(nèi)；線性穩(wěn)壓組件2包括:串聯(lián)型穩(wěn)壓電路21，其輸入端連接濾波器12的輸出端；電容22，連接于串聯(lián)型穩(wěn)壓電路21的三極管7的基極和濾波器12的地端之間(如圖4所示)；和第二屏蔽罩23，串聯(lián)型穩(wěn)壓電路21和電容22位于第二屏蔽罩23內(nèi)。
[0034]本發(fā)明提供的超聲相控陣井壁成像系統(tǒng)用電源，其串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的三極管的基極和濾波器的地端之間安裝有電容，電容在工作狀態(tài)下減弱紋波噪聲，以減小甚至消除對超聲回波信號產(chǎn)生的干擾；且第一屏蔽罩和第二屏蔽罩屏蔽預(yù)穩(wěn)壓模塊的輻射噪音，以避免對超聲回波信號產(chǎn)生干擾；濾波器阻斷噪聲傳導(dǎo)路徑，進一步減弱對超聲回波信號的干擾；實現(xiàn)了電源產(chǎn)生的超聲發(fā)射高壓脈沖激勵信號滿足紋波噪聲要求高的設(shè)計要求。
[0035]特別指出，如圖4所示，串聯(lián)型穩(wěn)壓電路包括:第一濾波電路4、第二濾波電路5、偏置電阻6、三極管7、誤差放大器8、基準電壓9、取樣電路10。
[0036]另外，在本發(fā)明上述實施例提供的超聲相控陣井壁成像系統(tǒng)用電源中:
[0037]可選地，如圖4所示，電容22為兩個瓷片電容，且兩個瓷片電容中的一個連接于串聯(lián)型穩(wěn)壓電路21的NPN型三極管的基極和濾波器12的地端之間、另一個連接于串聯(lián)型穩(wěn)壓電路21的PNP型三極管的基極和濾波器12的地端之間。
[0038]其中，兩個瓷片電容分別安裝在串聯(lián)型穩(wěn)壓電路21的正穩(wěn)壓