一种测井仪功放电源自适应调整方法技术

本发明专利技术公开了一种测井仪功放电源自适应调整方法，通过实时检测发射信号幅度大小，将发射信号幅度有效值转换成一直流电压，再由一8位并口ADC采样模块进行采样，模数转换后实现并口输出，将发射信号幅度大小的模拟量转换成8位二进制的数字量，反应到开关电源的输出电压值上。通过合理的电路参数匹配，剔除开关电源及功放输出的非线性误差，使得发射信号的变化与功放的输入电压，即开关电源的输出电压成线性正比关系，功放始终工作在接近满负荷输出状态，减少了电源热损耗，提高了功放效率，也降低了系统功耗。同时，本发明专利技术能够根据发射信号的大小，自动为功放选择由开关电源供电还是由系统总电源供电。

【技术实现步骤摘要】
一种测井仪功放电源自适应调整方法
本专利技术属于功放节能降耗
，具体涉及一种测井仪功放电源自适应调整方法的设计。
技术介绍
目前，测井仪功放类型通常有A类、B类、AB类、D类等，不同类型的功放有着不同的优缺点，且各种功放都有着不同的相关运用。其中A类功放效率最低，但是线性度良好，设计简单；B类功放效率较A类高，但是有比较严重的交越失真，线性度差；AB类介于两者之间，效率偏中，线性度较B类好；D类功放效率最高，线性度还好，但是由于受器件限制(开关速度、漏电流、导通电阻不为零等)和设计上的不完善，导致效率最高不超过85％，且只能适用于低频信号的放大，因此当发射信号频率偏高时，D类功放就显得不太适用了。传统的测井仪器功放基本都是采用恒定电压源供电，当功放功率输出达到满负荷时，即发射电流最大且输出信号不失真的情况下，功放效率最高，但是一旦减少发射幅度，输出功率回退就会导致功放效率降低，造成了不必要的电源损耗。如图1所示，当发射信号为S1时，功放电源为VS1，功放输出满负荷(由于功放管存在一定的管压降与启动电压，功放电源比功放输出幅度要大一个Vdrop)，效率达到最高，电源损耗很小；当发射信号减少到S2时，如果功放电源维持VS1不变，那么系统有相当部分功耗将以电源热损耗的形式被消耗掉，因此功放效率急剧下降，当功放电源转换成VS2时，功放输出满负荷，效率达到最高。由于测井仪器一般都工作为恶劣高温环境中，电能转换成热量后，温度会相应地升高，对功放电路及系统本身稳定性极其不利。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对
技术介绍
中传统测井仪器功放的不足之处，提出了一种测井仪功放电源自适应调整方法，使得测井仪在运行调试过程中功放输出一直维持在接近满负荷输出状态，以提高系统效率，减少电源损耗。本专利技术的技术方案为：一种测井仪功放电源自适应调整方法，包括以下步骤：S1、检测测井仪发射信号的幅度有效值，并将发射信号由幅度有效值信号转化为DC直流电压信号；S2、对滤波整流处理后的DC直流电压信号进行模数转换，将DC直流电压信号转换成8位二进制数字信号H1，输出至8个并行IO口上；S3、对数字信号H1的最高两位进行与非运算，若运算结果为低电平则进入步骤S4，否则进入步骤S5；S4、控制第二MOS管组合开关导通，第一MOS管组合开关关断，由总电源为功放提供电源输入，调整结束；S5、控制第一MOS管组合开关导通，第二MOS管组合开关关断，由开关电源为功放提供电源输入；S6、根据数字信号H1控制模拟开关电阻网络，调节开关电源的输出电压大小，调整结束。本专利技术的有益效果是：本专利技术采用电源自适应调整的形式，自动根据测井仪发射信号的大小实时调整功放的输入电源，确保功放输出在接近满负荷的状态，减小了电源损耗，降低了系统功耗，提高了功放效率。同时，本专利技术不需要主控制器MCU及程序软件，完全通过电路自身自动调整，具有一定的实时性。通过合理的参数匹配与计算，剔除开关电源以及功放的非线性误差，最终使得发射信号大小与功放的输入电压，即开关电源的输出电压匹配起来。进一步地，步骤S5中的模拟开关电阻网络包括一个模拟开关以及8个串联的电阻，模拟开关包括8个通道开关，每个通道开关对应并联于一个电阻，同时与其它7个电阻串联；每个通道开关低电平导通，高电平断开；电阻大小呈二进制递进关系，即后一级电阻是前一级电阻大小的两倍；模拟开关和8个电阻共同构成一个可调的电阻网络Rs。上述进一步方案的有益效果为：8位并口ADC采样模块的8个并行IO口控制电阻网络Rs的大小，该电阻网络输出电阻范围为0-255K，同时可以将8位二进制数字信号H1表示成电阻网络Rs，它们的值是相等的，即H1＝Rs，正比于发射信号幅度有效值，这样即可将发射信号幅度与开关电源输出调节控制字完全对应起来。进一步地，步骤S5中的模拟开关电阻网络还包括与电阻网络Rs串联的电阻R1，电阻网络Rs与电阻R1共同构成开关电源输出的反馈电阻Rhs，用于与分压电阻Rls一起调节开关电源的输出电压。上述进一步方案的有益效果为：电阻R1的作用是用来消除非线性误差，因为开关电源的输出以及功放的输出都与发射信号幅度存在一定的非线性因素，通过合理的参数匹配，即可使得非线性因素得以消除。进一步地，步骤S5中开关电源的输出电压Vout与数字信号H1的关系为：H1×K1+Vdrop＝Vout(3)式中K1表示线性系数，Vdrop表示开关电源输出电压Vout与发射信号幅度Vpp之间的压降。上述进一步方案的有益效果为：由于Vdrop为固定值，K1可由公式推导抵消掉，不参与计算，而数字信号H1的大小又与发射信号幅度有效值Vpp成绝对正比线性关系，最终开关电源的输出电压大小即由发射信号幅度有效值Vpp的大小决定，方便调节。附图说明图1所示为传统测井仪器采用不同发射信号输出幅度及功放输入电源的电能损耗示意图。图2所示为本专利技术实施例一提供的一种测井仪功放电源自适应调整装置结构框图。图3所示为本专利技术实施例一提供的有效值检测及模拟数字转换示意框图。图4所示为本专利技术实施例一提供的模拟开关电阻网络电路图。图5所示为本专利技术实施例一提供的控制电源输入切换的MOS管组合开关电路图。图6所示为本专利技术实施例二提供的一种测井仪功放电源自适应调整方法流程图。图7所示为本专利技术实施例二提供的开关电源电路结构图。图8所示为本专利技术实施例二提供的开关电源输出电压与8位二进制数字量H1对应关系曲线图。图9所示为本专利技术实施例二提供的功放电源自适应调整方法与恒定供电方式的功耗对比曲线图。附图标记说明：1-总电源、2-第一MOS管组合开关、3-第二MOS管组合开关、4-RMS检幅器、5-低通滤波器、6-8位并口ADC采样模块、7-与非运算模块、8-模拟开关电阻网络9-开关电源、10-功放。具体实施方式现在将参考附图来详细描述本专利技术的示例性实施方式。应当理解，附图中示出和描述的实施方式仅仅是示例性的，意在阐释本专利技术的原理和精神，而并非限制本专利技术的范围。为使本专利技术的技术方案更加清楚、完整，在介绍本专利技术提供的测井仪功放电源自适应调整方法之前，首先以实施例一对测井仪功放电源自适应调整方法对应调整装置做详细介绍：实施例一：本专利技术实施例提供了一种测井仪功放电源自适应调整装置，如图2所示，包括：总电源1，用于为整个调整装置提供电源输入。第一MOS管组合开关2，通过导通/关断来控制总电源1是否为开关电源9提供电源输入。第二MOS管组合开关3，通过导通/关断来控制总电源1是否直接为测井仪的功放10提供电源输入。RMS检幅器4，用于检测测井仪发射信号的幅度有效值，并将发射信号由幅度有效值信号转化为DC直流电压信号。低通滤波器5，用于对DC直流电压信号进行滤波整流。8位并口ADC采样模块6，用于对DC直流电压信号进行模数转换，将DC直流电压信号转换成8位二进制数字信号H1，输出至8个并行IO口上。与非运算模块7，用于对数字信号H1的最高两位进行与非运算，并根据运算结果控制第一MOS管组合开关2和第二MOS管组合开关3的导通/关断。模拟开关电阻网络8，用于根据数字信号H1的大小调节开关电源9的输出电压。开关电源9，用于在模拟开关电阻网络8的控制下为测井仪的功放10提供适配电源输入。RMS检幅器4的输入端接入测井本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测井仪功放电源自适应调整方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、检测测井仪发射信号的幅度有效值，并将发射信号由幅度有效值信号转化为DC直流电压信号；S2、对DC直流电压信号进行模数转换，将DC直流电压信号转换成8位二进制数字信号H1，输出至8个并行IO口上；S3、对数字信号H1的最高两位进行与非运算，若运算结果为低电平则进入步骤S4，否则进入步骤S5；S4、控制第二MOS管组合开关导通，第一MOS管组合开关关断，由总电源为功放提供电源输入，调整结束；S5、控制第一MOS管组合开关导通，第二MOS管组合开关关断，由开关电源为功放提供电源输入；S6、根据数字信号H1控制模拟开关电阻网络，调节开关电源的输出电压大小，调整结束。

【技术特征摘要】
1.一种测井仪功放电源自适应调整方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、检测测井仪发射信号的幅度有效值，并将发射信号由幅度有效值信号转化为DC直流电压信号；S2、对DC直流电压信号进行模数转换，将DC直流电压信号转换成8位二进制数字信号H1，输出至8个并行IO口上；S3、对数字信号H1的最高两位进行与非运算，若运算结果为低电平则进入步骤S4，否则进入步骤S5；S4、控制第二MOS管组合开关导通，第一MOS管组合开关关断，由总电源为功放提供电源输入，调整结束；S5、控制第一MOS管组合开关导通，第二MOS管组合开关关断，由开关电源为功放提供电源输入；S6、根据数字信号H1控制模拟开关电阻网络，调节开关电源的输出电压大小，调整结束。2.根据权利要求1所述的测井仪功放电源自适应调整方法，其特征在于，所述步骤S2中对DC直流电压信号进行模数转换之前还包括对DC直流电压信号进行滤波整流处理。3.根据权利要求1所述的测井仪功放电源自适应调整方法，其特征在于，所述步骤S5中模拟开关电阻网络包括一个模拟开关以...

【专利技术属性】
技术研发人员：管国云，聂在平，孙向阳，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51