高性能超声电视成像测井仪

超声电视成像测井仪器可用于测量裸眼井壁的裂缝、塌陷和孔洞发育状况.该高性能超声电视成像测井仪器通过提高换能器激励电压,使之适应重泥浆环境下的测井,通过提高换能器转速,提高图像的纵向分辨率.选用高集成度的DSP、FPGA芯片和低电压的模拟器件设计电路,减小井下仪器的体积,降低了电路的功耗,延长了仪器的在高温环境下的工作时间.为了提高成像精度,采用12 bit的A/D转换器采集回波信号峰值.现场实验结果表明:仪器取得了比原有仪器更好的测井效果.     

磁通门传感器接口ASIC设计

基于磁通门传感器的二次谐波选择法原理,采用0.6 μm,N-well标准模拟CMOS工艺,设计并实现了磁通门传感器专用集成电路接口(ASIC).这种集成磁通门接口电路能够减小传统分立元件接口电路的体积,降低系统能耗,满足航天、军事等领域的微型化、低功耗需求.在分析磁通门传感器结构和特点的基础上,完成了激励电路及检测电路的设计,芯片面积为2.0 mm×2.0 mm,并采用HSPICE对电路各部分功能及其指标进行验证.对与微型磁通门探头集成的电路系统进行了测试,结果表明,当测量范围为±90 μT时,灵敏度可达16.5 mV/μT;在5V电源电压下,其功耗为35 mW.     

基于磁通门技术的方位传感器设计

磁通门技术是一种非电量磁测法，它利用由高磁导率、低矫顽力的软磁材料作成的铁芯在激磁作用下，感应线圈出现随环境磁场强度而变的偶次谐波分量电势的特征，然后通过高性能的滤波器测量偶次谐波分量。文中介绍了以磁通门技术为工作原理的方位传感器设计，主要包括磁通门的工作原理、铁芯的热处理工艺、二轴磁通门传感器的结构设计及电路原理。     

双轴磁通门传感器的仿真设计与制备

微型磁通门传感器是一种利用PCB(印刷电路版)技术制作的新型磁通门传感器,磁芯为十字交叉状双轴结构.介绍了传感器磁芯与线圈的组成结构,利用模拟软件Flux3D对传感器进行建模并仿真测试.最终制备的传感器尺寸为58.1mm×57.3mm,测磁范围±60μT,磁敏感度达到0.37mV/μT.仿真结果与试验结果基本相符合,证明了仿真设计与制备工作的可行性.     

大孔径开合式磁通门电流传感器探头参数设计

针对海洋工程中迫切需要的大孔径开合式腐蚀电流检测方法,设计了开合式磁通门电流传感器的探头,并通过将待测电流带来的磁场偏置影响代入磁芯磁导率,联立磁芯磁路方程和检测线圈的电路方程,结合相量法得出了开合式磁通门电流传感器的检测线圈电流脉冲计算公式,为大孔径开合式磁通门电流传感器的探头设计提供了理论依据,同时结合COMSOL仿真软件建立了有限元仿真分析模型,以720 mm孔径的磁通门电流传感器为例,从绕线方式、结构设计等方面分析计算了待测电流引起的磁场偏置,讨论了不同探头参数对磁通门脉冲的影响,对于传感器后处理电路的设计具有一定的参考价值。     

基于MEMS技术的磁通门传感器制备研究

基于MEMS（Micro Electro-Mechanical Systems）技术的微型磁通门传感器具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高、灵敏度高等传统磁通门器件无法比拟的优点。为此对磁通门的原理与结构进行了阐述,并介绍了3种典型磁芯结构微型磁通门传感器的研究现状,指出提高精度、缩小体积、集成化制造、数字化设计、批量化生产是微型磁通门传感器的发展趋势。     

电流输出型磁通门传感器的灵敏度

研究了电流输出型磁通门传感器的灵敏度，一般磁通门的灵敏度随次级线圈匝数增加而增加，导致了灵敏度磁通门体积大，闭环工作时动态性能差，通过理论推导得出，忽略线圈的铜电阻和耦合电容的容抗时，电流型磁通门的灵敏度与次数线圈匝数成反比，因而可在小体积下获得高灵敏度和优越的动态性能。研制了6只次级线圈匝数不等双铁心电流输出型磁通门进行试验，用最小二乘法对实验数据进行了分析，结果表明理论推导与试验结果基本一致，分析还表明，若考虑次数线圈的铜电阻和耦合电容的容抗，用次数线圈匝数的倒数及其二次项表示电流输出型磁通门的灵敏度具有更高的精度。     

高温磁通门传感器设计与实现

针对井下智能导钻工程中使用的传统磁通门传感器不耐高温且在尺寸上无法满足井下狭小空间等问题,设计了工作在175℃高温环境下的高性能数字磁通门传感器。该传感器基于二次谐波法设计,采用SM320F28335GBS作为主控芯片,协调控制激励电路、感应电路、反馈电路与温度数据采集电路,联合磁通门探头实现了高温环境下磁场信号的采集与处理。实验测试结果表明：该高温磁通门传感器的量程为±60 000 nT,分辨率为3 nT,线性度为0.03%,与高性能磁通门磁测数据的相关系数为0.927,在175℃高温环境下的磁测数据验证了该数字磁通门样机能够用于高温环境下的磁场测量。     

基于FPGA的高灵敏度数字磁通门设计

描述了一种基于FPGA的新型数字磁通门驱动电路.系统运用数字信号处理方法替代了传统的方波产生、相敏检波等模块,并且通过数字平滑滤波方法进行信号处理.系统分辨率高达19nT,线性区间为13 000～15 900nT.实验结果表明该设计在减少硬件开销的同时显著提高了系统输出的稳定性和精度.     

基于磁通门和磁阻传感器的混合宽带磁传感器的研究与设计

在地磁探测领域,被测磁信号幅值范围和频率范围都较宽,文中利用磁通门传感器低频段噪声密度低,TMR传感器工作频率高、高频段噪声密度低的特点,根据互补滤波的数据融合方法,对磁通门和TMR分别进行低通和高通滤波,并在FP GA平台上通过数字滤波和比较判断的数据融合方式,将2种传感器的输出在频带上进行"拼接",实现了两种磁传感...     

Mathematical Modeling of a Compact Three-Component Azimuth Fluxgate Sensor

Problems of determining the spatial orientation parameters of solids are considered. Known results of mathematical modeling of a three-component azimuth fluxgate sensor are analyzed. Mathematical models of a similar azimuth sensor with arbitrarily oriented fluxgates are developed and analyzed.     

基于ARM的三端式磁通门传感器

传统磁通门传感器受环境变化影响较大,文中设计了一种基于ARM的三端式磁通门传感器.传感器对磁通门信号进行数字化处理,把二次谐波的积分值反馈到磁通门线圈中,最后在计算机上显示磁场大小与方向.软件取代了模拟电路中带通滤波、相敏检波和积分等环节.实验结果表明:设计的三端式磁通门传感器具有较好的稳定性和线性度.     

基于磁通门传感器的弱磁场检测方法

为了实现对弱磁场的检测,研究了磁通门传感器原理,建立了磁通门传感器数学模型;采用高磁导率材料钴基非晶合金VITROVAC 6025Z作为磁芯材料设计制作了磁通门传感器,结合DDS(直接频率合成器)激励电路和虚拟仪器构成磁通门磁强计.虚拟仪器上磁场调零功能可实现磁通门磁强计在不同磁场环境下的归零校准,对弱磁场的测量更加精确.经对比实验,选择激励信号频率为10 kHz,激励幅值为5V,此时该系统灵敏度较高.在稳定可控磁场中,利用特斯拉计对系统进行定标,实验结果表明,磁通门磁强计线性度较好,分辨力达μT级.     

基于SoC与CPLD的数字化三轴磁通门传感器

提出了一种基于混合信号系统级芯片（SoC）和复杂可编程逻辑控制器（CPLD）的数字化三轴磁通门传感器信号调理系统。利用硬件完成对信号的采集、滤波处理、传输等功能,并编写了相应的数据处理算法,从而降低了成本,缩减了面积。实验结果表明：与传统磁通门传感器相比,误差减小,温度性能与输出稳定性得到了改善。     

基于非晶丝低频磁阻抗效应的无圈磁通门传感器

介绍了非晶丝低频磁阻抗效应的理论,并制作了实验装置.利用晶体振荡电路以及低通滤波器获得的正弦信号激励外加扭转应变的钴基非晶丝,对非晶丝两端的输出电压信号提取二次谐波分量,通过改变施加给非晶丝的扭转应变以及激励信号有效值的大小,测出了二次谐波电压随被测磁场之间的变化关系,确定了最佳扭转应变和最佳激励电流有效值,最后设计出了一种无圈磁通门传感器,该传感器在弱磁检测领域具有很好的应用前景.     

远距离磁通门车速测量系统设计

针对目前车速监测系统复杂、昂贵的现状,基于磁通门原理设计了一种包括车辆探测、速度计算和数码管显示(或微机处理)的新型车速测量系统.该系统应用磁通门传感器及信号调理电路探测到车辆通过时的信号,运用采样保持电路自动滤除背景干扰磁场以获取计时脉冲信号,然后利用AT89C2051单片机电路计算出车辆速度,通过接口电路及显示系统将数据输出,达到车速测量的目的.经过实验验证,该系统对大型卡车的探测距离为6 m,小型轿车为4 m,速度测量误差为0.28 m/s(1.008 km/h).该系统可实现微型化,改进后可实现更远距离的测量.     

测井仪器产业化BOM转换

BOM（Bill of Material）物料清单,是生产计划系统的数据基础,也是ERP的主导文件。在测井仪器产业化过程中,BOM是联系与沟通各部门各项业务的纽带,测井仪器的原始BOM是以设计BOM为基本数据,经转换变为制造BOM,用于产业化。制造BOM是用于指导测井仪器制造的重要文件,所以设计BOM转换为制造BOM后的完整性、正确性、一致性,必须得到保证。     

多参数地层水电阻率测井仪接收机的设计

根据激发极化测井原理,针对井下的恶劣环[1],设计了多参数地层水电阻率测井仪接收机系统,实现了地层电阻率、极化率和自然电位多个参数的测量,对剩余油饱和度和储量的评价提供了有效依据.接收机系统以DSP和FPGA联合的主从架构为核心,采用不同增益多通道结构设计,实现了宽动态范围测量;采用参数控制的测井流程,实现了测井方式和时序的灵活调整;采用eCAN通讯方式,实现了接收机系统与上位机的实时交互通讯;采用自然电位补偿技术,提高了极化电位测量精度.结果表明,系统硬件结构简单,设计灵活,测量精度达到10 ppm(1 ppm=10-6).