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一种基于NIOS的双极性相控高压脉冲信号源设计

发布时间:2018-11-18 19:59
【摘要】:通过分析相控声波测井技术对高压激励信号源的需求,提出了一种基于NIOS的双极性相控高压脉冲信号源设计方案。选用具备NIOS处理器的FPGA芯片作为控制器,提高了系统逻辑处理的灵活性,降低了外围电路的复杂程度。利用高压储能电容作为储能元件,结合电阻分压电路和AD采样芯片构成闭环幅度控制回路,保证了脉冲幅度的准确性。利用浮地驱动芯片和高速MOSFET构成脉冲驱动及转换电路,实现了脉冲信号的双极性转换及功率放大。利用最小二乘法对输出脉冲进行幅度和脉宽修正,提高了脉冲幅度和宽度的精度。实验结果表明:该脉冲信号源可产生幅度范围在-300~300 V,脉冲宽度范围在200 ns~10 ms的双极性高压方波脉冲,且脉冲幅度、脉冲宽度、发射频率、通道延时等参数均可灵活调节,为声波相控测井技术的应用提供了必要的硬件支持。
[Abstract]:By analyzing the demand of phase controlled acoustic logging technology for high pressure excitation signal source, a design scheme of bipolar phase controlled high voltage pulse signal source based on NIOS is proposed. FPGA chip with NIOS processor is selected as controller, which improves the flexibility of system logic processing and reduces the complexity of peripheral circuits. The high voltage energy storage capacitor is used as the energy storage element, and the closed loop amplitude control loop is formed by combining the resistor voltage divider circuit and the AD sampling chip, which ensures the accuracy of the pulse amplitude. A pulse drive and conversion circuit is constructed by using floating ground drive chip and high speed MOSFET to realize the bipolar conversion and power amplification of the pulse signal. The amplitude and pulse width of the output pulse are corrected by the least square method, and the accuracy of the pulse amplitude and width is improved. The experimental results show that the pulse source can produce bipolarity high-voltage square wave pulse with amplitude range of -300V and pulse width of 200ns~10 ms. The parameters of pulse amplitude, pulse width, transmission frequency and channel delay can be adjusted flexibly. It provides necessary hardware support for the application of acoustic phase control logging technology.
【作者单位】: 中国石油大学信息与控制工程学院;中国石油大学非常规油气与新能源研究院;中国石油大学机电工程学院;
【基金】:国家自然科学基金青年基金项目(51404289)
【分类号】:TN782

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本文编号:2341042

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