[发明专利]超声相控阵井壁成像系统用电源

说明书

技术领域

本发明涉及石油开采设备技术领域，尤指一种超声相控阵井壁成像系统用电源。

背景技术

超声相控阵成像测井技术利用井下阵列传感器对井壁进行扫描并根据超声波的传播时间和回波幅度信息对探测区域进行成像。依据此技术设计的超声相控阵井壁成像系统可检测套损及射孔情况，具有广阔的应用前景。

但是在实际检测过程中发现，由于超声相控阵同时激发的传感器阵元数量多，用于产生激励信号的电源不仅要求电压高，而且要求峰值电流大；另外，因为所用的压电陶瓷晶片体积小，所以接收的超声回波信号幅值非常微弱，极易受系统电路的电噪声影响。特别是超声发射高压脉冲激励信号所用的高压电源，它产生的纹波噪声(即：同时包括纹波和噪声)幅值有的甚至比超声回波信号还大，通过传导与辐射两种方式对超声回波信号造成严重干扰，对后续的数据采集、信号处理和缺陷识别带来了极大的困难。如果能设计一款低纹波噪声的高压直流电源，就能较好的解决这一问题。

而目前，构成直流稳压电源的方法主要有两种：线性稳压电源和开关稳压电源。线性稳压电源稳定度高，纹波小，缺点是体积庞大，并且由于其电压反馈电路工作在线性状态，随着输入输出电压差值的增大，调整管功耗也变大，发热则更严重，电源效率也更低。开关电源是控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，其体积小，重景轻，效率高。

出于电源转换效率和热管理难度的考虑，目前超声相控阵井壁成像系统中的井下电源一般都采用开关电源。但是由于开关管使得电源的输出纹波噪声大，纹波噪声系数要做到1％以下比较困难。而且对于相控阵而言，这种电源产生的高频噪声严重干扰超声回波信号。

这里指出：噪声不同于纹波。纹波是出现在输出端子间的一种与输入频率和开关频率同步的成分，用峰-峰(peak to peak)值表示，一般要求在输出电压的0.5％以下；噪声是出现在输出端子间的纹波以外的一种高频成分，也用峰-峰(peak to peak)值表示，一般要求在输出电压的1％左右。纹波噪声是二者的合成，用峰-峰(peak to peak)值表示，一般要求在输出电压的2％以下。

为了规避开关电源纹波噪声大的缺点，有人提出在开关电源输出端添加一级LDO(low dropout regulator，低压差线性稳压器)稳压电路进行滤波，因为LDO输入输出电压差值小，所以对转换效率影响并不大，加上线性稳压电源自身的特点使得输出电压纹波可以做到非常小。这样便将传统开关电源与线性电源两种电源的技术优势融合在一起，从而充分发挥它们各自的性能优势，使电源的性能更加趋于完善。但是，LDO对高频噪声抑制作用并不大，加之没有相关的屏蔽设计，纹波噪声依然严重，仍旧对超声回波信号有着较严重的干扰。而且由于受LDO芯片的限制，它还存在着输出电压低，电流小，无法在高温环境下稳定工作的缺点，无法应用于井下作业环境。

综上可知，超声相控阵井壁成像系统的工作原理决定了，产生超声发射高压脉冲激励信号所用的稳压电源对纹波噪声要求高，而且要求稳压电源能在高温环境下稳定工作，目前的稳压电源还不能满足上述要求。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种超声相控阵井壁成像系统用电源，产生的纹波噪声小，不会对超声回波信号产生明显的影响。

为了达到本发明目的，本发明提供了一种超声相控阵井壁成像系统用电源，包括相连接的预稳压组件和线性稳压组件；其中：预稳压组件包括：与预稳压组件的输入端连接的供电源的预稳压模块；输入端与预稳压模块的输出端连接的滤波器；和第一屏蔽罩，其中，预稳压模块和滤波器位于第一屏蔽罩内；所述线性稳压组件包括：串联型稳压电路，其输入端连接所述滤波器的输出端；电容，连接于所述串联型稳压电路的三极管的基极和所述滤波器的地端之间；和第二屏蔽罩，所述串联型稳压电路和所述电容位于所述第二屏蔽罩内。

可选地，所述电容为两个瓷片电容，且两个瓷片电容中的一个连接于所述串联型稳压电路的NPN型三极管的基极和所述滤波器的地端之间、另一个连接于所述串联型稳压电路的PNP型三极管的基极和所述滤波器的地端之间。

可选地，所述预稳压模块包括有多个，且多个所述预稳压模块依次相串联连接。

可选地，所述预稳压模块包括有两个。

可选地，所述预稳压模块为DC-DC预稳压模块。

可选地，所述滤波器为低通EMI滤波器。

可选地，所述EMI滤波器包括磁芯和漆包线绕制成的三输入三输出的共轭电感、以及与所述共轭电感配合使用的瓷片电容。