核磁共振测井仪信号检测电路设计与实现

【摘要】： 微弱信号检测电路是核磁共振测井仪的重要组成部分。本文依据噪声理论,讨论了微弱信号检测电路的低噪声设计原则,研制了用于核磁共振测井仪的微弱信号检测电路,可实现纳伏级信号的可靠检测。该研究工作对于正确获取核磁共振信号具有重要意义。 本文首先简要介绍了核磁共振测井基本原理,核磁共振信号产生的机理及特征,从总体上确立了检测电路的设计方案。在此基础上,重点论述了为实现前置放大电路的高增益、宽带宽和低噪声而采用的关键性设计和应用,包括以MAT02为核心的低噪声放大模块设计、OP160放大模块设计、电源滤波器设计和传输线变压器的应用等。根据低噪声设计原则,定量分析前置放大电路中各个噪声源的影响,并建立了电路的等效噪声模型,完善电路设计方案。利用PSpice仿真软件对前置放大电路进行了直流工作点、交流小信号和瞬态分析,进一步完善设计方案。在电路实现过程中,从器件选型、线路板布局、布线技术、各模块参数校正、电磁屏蔽以及接地技术等方面充分考虑,以确保电路的低噪声设计。然后简要介绍了滤波放大电路和数字相敏解调(DPSD)算法软件的设计。 最后介绍前置放大电路、滤波放大电路和整个信号检测电路的性能测试与分析,并对最小信号的获取给予了阐述和验证。实验证明,该电路的增益带宽为400kHz~850kHz,且所能获取的信号最小峰峰值小于50nV,较好地达到了课题研究的技术要求。