雷达成像测井系统中瞬态脉冲源的研究

发布时间：2017-10-03 10:01

  本文关键词：雷达成像测井系统中瞬态脉冲源的研究

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【摘要】：瞬态脉冲雷达成像测井技术是一种新型的地球物理勘探方法,它是基于钻孔雷达技术的深化和发展。瞬态脉冲源作为雷达成像测井技术的发射部分,关系到目标的探测分辨率和探测目标的径向距离,主要表现在纳秒级的脉冲宽度,频谱含量的丰富以及上百伏的幅值。同时作为一种地下探测仪器,要求其具有重量轻、体积小、脉冲波形稳定性高的优点,有一定的技术难度。目前国内大多集中在对地面雷达中的发射源的研究,用于地下的高温高压环境有一定的局限性,因此对于雷达成像测井中的瞬态脉冲源的研究有一定的工程应用价值。论文中对瞬态脉冲源的研究,第一步是理论研究,即研究高斯信号的时域与频域特性,以及能够产生高斯信号的半导体固态开关器件的特性分析,通过比较和系统整体性能要求,最终决定采用雪崩晶体管的Marx电路作为脉冲产生的基本电路,Marx电路结合反射线耦合原理或微分电路可以形成需要的一阶高斯脉冲。利用雪崩晶体管的Marx电路作为基本电路,利用固态元器件组成产生瞬态脉冲的电路。通过仿真软件Pspice模拟电路的工作状态,总结输出波形的影响因素,接着根据器件的选择、安装尺寸的要求进行PCB的制作。最后按照制定的方案设计加工出瞬态脉冲源电路,在电路的调试过程中出现的器件发热等问题,采取了一系列的措施并成功将其解决。最终制作出了脉宽、幅度符合设计目标的两套瞬态脉冲源,并对瞬态脉冲源的时域波形和频谱进行了分析,波形的平滑度与对称性良好。其次,对瞬态脉冲源进行了一系列的应用实验研究:波形移位实验目的在于分析输出波形的偶发性移位现象,为系统测井后的数据分析提供一个剔除错误信息的依据;高温老化实验,分析了其在高温条件下的工作状态,并对存在的问题原因进行了分析,证明了瞬态脉冲源可以在90℃的温度下保持良好的工作状态;本文介绍了雷达成像测井系统的金属板反射实验,证实了所研制的脉冲源能基本适用于雷达系统的工作要求。最后,从目标的探测分辨率与探测距离的影响因素出发,根据实际应用中的需要,在瞬态脉冲源的基础上,设计并制作了脉冲峰峰间宽度为3ns和1.5ns可调的双路瞬态脉冲源,拟解决目标探测分辨率和探测的径向距离不可兼得的问题。
【关键词】：瞬态脉冲源 雪崩晶体管 雷达成像 高温老化
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P631.81
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 研究工作背景10-11
• 1.2 雷达成像测井技术简介11-12
• 1.3 国内外相关技术发展现状12-13
• 1.3.1 瞬态脉冲技术的发展动态12-13
• 1.3.2 雪崩晶体管脉冲发生器的研究现状13
• 1.4 本论文的研究内容13-14
• 1.5 本论文的结构安排14-15
• 1.6 本章小结15-16
• 第二章 瞬态脉冲基本理论分析16-32
• 2.1 瞬态脉冲简介16-20
• 2.1.1 高斯函数波形分析16-18
• 2.1.2 高斯函数的频谱分析18-20
• 2.2 瞬态脉冲产生技术20-23
• 2.2.1 瞬态脉冲产生技术简介20-21
• 2.2.2 漂移阶跃恢复二极管21-22
• 2.2.3 隧道二极管22-23
• 2.3 雪崩晶体管23-31
• 2.3.1 雪崩晶体管简介23-24
• 2.3.2 雪崩晶体管的击穿原理24-25
• 2.3.3 雪崩晶体管工作点的变化25-27
• 2.3.4 雪崩晶体管的雪崩区宽度27-28
• 2.3.5 雪崩晶体管的导通方式28-29
• 2.3.6 雪崩晶体管基本脉冲电路29-31
• 2.4 本章小结31-32
• 第三章 瞬态脉冲信号源的设计32-44
• 3.1 雪崩晶体管的MARX级联电路32-34
• 3.2 一阶高斯脉冲产生原理34-36
• 3.2.1 脉冲耦合技术34-35
• 3.2.2 微分电路法35-36
• 3.3 瞬态脉冲源电路设计方案36-37
• 3.4 电路的仿真37-40
• 3.5 电路制作的前期准备40-43
• 3.5.1 器件的选择40-42
• 3.5.2 电路板的板材选择42
• 3.5.3 电路的布局与布线42-43
• 3.6 本章小结43-44
• 第四章 瞬态脉冲源的制作与相关实验44-58
• 4.1 瞬态脉冲源的制作44-47
• 4.1.1 瞬态脉冲源的调试44-46
• 4.1.2 实验结果46-47
• 4.2 波形移位测量47-48
• 4.3 高温实验48-53
• 4.4 雷达系统的金属板反射实验53-54
• 4.5 双路可调脉冲源的制作54-57
• 4.5.1 设计方案54-55
• 4.5.2 设计实例55-57
• 4.6 本章小结57-58
• 第五章 全文总结与展望58-60
• 致谢60-61
• 参考文献61-63
• 攻硕期间的研究成果63-64

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