3.3 Зонд акустического каротажа

Рисунок 22. Зонд акустического каротажа

Назначение: измерение скорости распространения звуковой волны в породе, измерение затухания звуковой волны при прохождении через породу.

3.3.1 Генератор

Рисунок 23. Плата генератора

Назначение: генерация сигнала звуковой частоты заданной формы.

В основе функционального блока лежит ЦАП с токовым выходом. Управление происходит микроконтроллером через последовательный интерфейс SPI. После ЦАП включен преобразователь ток-напряжение на ОУ.

Характеристики генератора представлены в таблице 15.

Таблица 15. Характеристики генератора

частота дискретизации	51,2 кГц
амплитуда выходного сигнала	5В
частота выходного сигнала	100Гц – 10кГц
напряжение питания	+5В, +12В
температурный диапазон	-40…+125 град
потребляемая мощность	0,2 Вт

3.3.2 Усилитель импульса

Рисунок 24. Плата импульсного усилителя

Назначение: усиление сигнала, вырабатываемого генератором до необходимого уровня излучения гидроакустической антенной. характерной особенностью является импульсный режим работы, позволяющий достичь большей выходной мощности в импульсе по сравнению с потребляемой мощностью.

Характеристики усилителя представлены в таблице 16.

Таблица 16. Характеристики усилителя импульса

Максимальное выходное напряжение	50В
Температурный диапазон	-40…+125 град
Напряжение питания	+24В
Потребляемая мощность	25 Вт

3.3.3 Излучатель

Рисунок 25. Излучающая гидроакустическая антенна

Назначение: преобразование колебаний электрического сигнала в механические колебания. В основу положен эффект магнитострикции – механическая деформация материала под действием магнитного поля.

Характеристики излучателя представлены в таблице 17.

Таблица 17. Характеристики излучателя

Максимальное рабочее напряжение	50В
Рабочая частота	6 кГц
Излучаемая импульсная мощность	не менее 125 Вт
Диапазон рабочих температур	-40 … +130 град
Максимальное давление	85 МПа

3.3.4 Приемники

Рисунок 26. Приемная гидроакустическая антенна

Назначение: преобразование механических колебаний в электрический сигнал. В основе лежит пьезоэлектрический эффект – электризация граней пьезоэлектрического кристалла под действием давления.

Характеристики приемника представлены в таблице 18.

Таблица 18. Характеристики приемника

Диапазон рабочих частот	6±0,5 кГц
Чувствительность	не менее 104 В/Па
Диапазон рабочих температур	-40 … +130 град
Максимальное давление	85 МПа

3.3.5 Усилители

Рисунок 27. Схема инвертирующего усилителя

Назначение: приведение входного сигнала с приемников к пределу измерения АЦП ±10В. Выполнены на ОУ, включенных по инвертирующей схеме для обеспечения высокого входного сопротивления.

Характеристики усилителей представлены в таблице 19.

Таблица 19. Характеристики усилителя

коэффициент усиления
граничная частота усиления	1МГц
входное сопротивление	1Мом
максимальная амплитуда выходного напряжения	12В
напряжение питания	+12В, -12В
температурный диапазон	-40…+125 град
потребляемая мощность	0,15Вт

3.3.6 Фильтр

Рисунок 28. Схема RC-фильтра

Назначение: выделение сигнала необходимой частоты. Выполнен на R, C элементах. Температурный диапазон от минус 40 о плюс 125 град.

3.3.7 2-х канальный АЦП

Рисунок 29. Микросхема 2-х канального АЦП

Назначение: синхронная оцифровка сигналов с приемников. Конструктивно выполнен в виде микросхемы и содержит в себе: 2 одинаковых 16-разрядных АЦП поразрядного уравновешивания, тактовый генератор 25МГц, источник опорного напряжения, входной управляемый делитель для расширения диапазона измеряемого напряжения, регистр выходного кода.

Характеристики микросхемы 2-х канального АЦП представлены в таблице 20.

Таблица 20. Характеристики микросхемы 2-х канального АЦП

диапазон измеряемых напряжений	-5…+5В
	-10…+10 при использовании входного делителя
напряжение встроенного ИОН	5В
частота встроенного тактового генератора	25 МГц
максимальная частота дискретизации	500кГц
разрядность АЦП	16
тип выходного кода	параллельный 16-разрядный
температурный диапазон	-40…+125 град
напряжение питания	+5В, +12В, -12В
потребляемая мощность	0,15Вт

3.3.8 Микроконтроллер

Рисунок 30. Микросхема микроконтроллера

Назначение: управление процессом измерения, обработка результатов, обмен данными с платой телеметрии.

Характеристики микроконтроллера представлены в таблице 21.

Таблица 21. Характеристики микроконтроллера

тип микроконтроллера	МС8051
тактовая частота	50МГц
количество портов	4 8-разрядных двунаправленных порта
встроенные последовательные интерфейсы	UART, SPI
температурный диапазон	-40..+150 град
напряжение питания	+5В
потребляемая мощность	0,6Вт

3.3.9 Плата телеметрии

Рисунок 31. Плата телеметрии

Назначение: согласование интерфейса UART и биполярного фазоманипулированного кода. Конструктивно ФБ выполнен как отдельная плата. Устанавливается в скважинный прибор, используемый в комплексе.

Основу составляет микроконтроллер типа МС8051, который выполняет функцию распознавания пришедших команд, сравнение адреса прибора в команде со своим адресом, расчет контрольной суммы.

Характеристики платы телеметрии представлены в таблице 22.

Таблица 22. Характеристики платы телеметрии

тип входного сигнала	биполярный фазо-манипулированный код
диапазон напряжений входного сигнала	-30…+30В
тип выходного сигнала	UART
температурный диапазон	-40…+125 град
напряжения питания	+5В, +12В
потребляемая мощность	0,5Вт

3.3.10 Блок питания

Рисунок 32. Блок питания

Назначение: формирование напряжений питания, необходимых для работы функциональных блоков скважинного прибора из стабилизированного тока 400мА, 400Гц.

Конструктивно блок питания выполнен в виде отдельной платы. В основе лежат импульсные стабилизаторы напряжения со сглаживающими выходными фильтрами, рассчитанные на необходимые значения напряжений.

Характеристики блока питания представлены в таблице 23.

Таблица 23. Характеристики блока питания

тип используемых стабилизаторов напряжения	импульсный
рабочий ток в первичной обмотке силового трансформатора тока	400 мА
уровни выходных напряжений	+5В, +12В, -12В
температурный диапазон	-40…+125 град
максимальная выходная мощность	27Вт