核磁共振发射器保护模块制造技术

本发明专利技术涉及核磁共振测井技术领域，提供一种核磁共振发射器保护模块，包括过流保护单元、过热保护单元、保护状态延时解除单元，该模块具有过热、过流保护功能，避免核磁发射器大功率开关管热击穿损坏；能够实时动态跟踪大功率开关管的最大允许电流，并根据跟踪结果实时调整过流保护门坎，且同时具备过流、过热、保护状态延时解除功能，进一步提高其可靠性。

【技术实现步骤摘要】
核磁共振发射器保护模块
该专利技术涉及核磁共振测井
，提供一种核磁共振发射器保护模块。
技术介绍
核磁共振测井技术是目前唯一能够直接测量地层流体特性的测井方法，具有非常明显的优越性。核磁共振可以利用核磁共振原理对井眼周围的地层信息进行探测，能够对地层流体进行定量和定性识别和评价。核磁共振在测井过程中要通过大功率发射电路发射射频电磁场，使得拉莫尔频率相同的H质子产生共振，实现对流体性质的的探测。当前大功率发射电路是由大功率开关管为核心组成的处于开关模式的全波功率放大器。发射电路由高压直流供电，输出RF发射脉冲信号，幅度可达1500V，瞬时电流可达15A。由于发射电路工作在高压、大电流模式，井下高温环境，发射器中的大功率场效应管经常热击穿损坏。在盐水泥浆中工作时，泥浆电阻率极低，负载增大，此时还必须保持足够的B1磁场强度，发射电流大幅度增加，造成大功率开关管热损耗增加，使得沟道温度过高，导致热击穿而破坏；而有时，由于井眼环境温度较高，大功率开关管的耗散功率随着环境温度增高而降低，也就是说最大允许工作电流也降低，而大功率开关管结温急剧上升，一旦接近或超过允许的最大结温，即可造成热击穿损坏。因为大功率开关管的耗散功率随着环境温度升高而降低，因此，允许的最大工作电流是随温度增高而降低的，而当前核磁共振仪器中的过流保护电路的门坎是固定的，不能保护大功率开关管。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术目的是设计一个过热、过流保护模块，避免核磁发射器大功率开关管热击穿损坏，具体为一种核磁共振发射器保护模块，其技术方案如下：一种核磁共振发射器保护模块，所述核磁共振发射器保护单元包括过流保护单元、过热保护单元和保护状态延时解除单元；所述过流保护单元通过检测发射器大功率开关管的漏极与源极之间的电流，控制大功率开关管的工作状态，出现过流时，快速关断并禁止大功率开关管工作，使其处于关闭状态，避免结温过高而发生热击穿。所述过热保护单元通过对大功率开关管的温度进行检测，在大功率管结温到达安全极限前，将其迅速关闭并禁止大功率开关管工作，使其处于关闭状态，避免结温过热导致热击穿。所述保护状态延时解除单元是当过流或过热发生后，过流保护单元或过热保护单元切换到保护状态，当过热或过流条件解除时，即满足保护状态延时条件，保护状态延时解除单元使过流保护单元或过热保护单元的保护状态继续延时保持一定的时间后才解除保护状态，使能发射器控制信号回复到工作状态。进一步的，所述过流保护单元具备过流保护动态门坎功能，能够实时跟踪不同环境温度下大功率开关管允许通过的最大电流，并根据这个电流实时动态调整过流门坎。进一步的，所述过流、过热、保护状态延时三个条件之间的关系为逻辑“或”，即只要其中任何一个条件成立，或者两个条件同时成立，或者三个条件同时成立，核磁共振发射器保护模块都会工作在保护状态，关断并禁止发射器大功率管工作。进一步的，包括电流采样单元1、温度探头2、信号处理单元3、逻辑运算单元4；所述电流采样单元1对大功率发射电路进行电流采样。所述温度探头2即温度传感器，能将温度信号转化成电压信号。所述信号处理单元3包括过流保护参考门坎电路和过热保护门坎电路，根据大功率开关管允许的最大工作电流和最大工作温度设定电流保护门坎值和温度保护门坎值。所述逻辑运算单元4包括延时逻辑电路和逻辑运算电路，所述延时逻辑电路是当过热或过流保护状态解除后，即使仪器的过热和过流状态已经改变，也要延时一定的时间才解除过流、过热保护；所述逻辑运算电路是当过流、过热、保护延时未结束三个条件中任何一个有效，就关闭大功率开关管，对其进行保护，直到三个条件完全解除为止。进一步的，所述信号处理单元3还包括滤波电路、调理电路、快速比较电路，所述快速比较电路将电流和温度信号分别与过流保护参考门坎电路和过热保护门坎电路设定的门坎值进行比较，转化成代表当前电流和温度状态的逻辑电平信号。本专利技术的有益效果是：该专利技术能够实时动态跟踪大功率开关管的最大允许电流，并根据跟踪结果实时调整过流保护门坎，且同时具备过流、过热、保护状态延时解除功能，能够避免大功率开关管因热击穿而损坏。附图说明图1过流保护模块功能框图图2最大允许电流与环境温度关系具体实施方式。参考图1-2，一种核磁共振发射器保护模块，主要包括过流保护模块、过热保护模块、保护状态延时解除模块。过流保护功能，通过检测发射器大功率开关管的漏极与源极之间的电流，控制大功率开关管的工作状态，一旦出现过流时，快速关断并禁止大功率开关管工作，使其处于关闭状态，避免结温过高而发生热击穿。尤其关键的是，该模块具备过流保护动态门坎功能，能够实时跟踪不同环境温度下大功率开关管允许通过的最大电流，并根据这个电流实时动态调整过流门坎。过热保护功能，主要通过对大功率开关管的温度进行检测，在大功率管结温到达安全极限前，将其迅速关闭并禁止大功率开关管工作，使其处于关闭状态，避免结温过热导致热击穿。保护状态延时解除功能，是指过流或过热发生后，保护模块切换到保护状态，一旦过热、过流条件解除后，模块的保护状态继续延时保持一定的时间后才解除保护状态，使能发射器控制信号回复到工作状态。过流、过热、保护状态延时三个条件之间的关系为逻辑“或”，即只要其中任何一个条件成立，或者两个条件同时成立，或者三个条件同时成立，模块都会工作在保护状态，关断并禁止发射器大功率管工作。实施方式二：如图1所示，一种核磁共振发射器保护模块主要由电流采样单元1、温度探头2、信号处理单元3、逻辑运算单元4组成。电流采样单元1对大功率发射电路进行电流采样。温度探头2即温度传感器，能将温度信号转化成电压信号。信号处理单元3，包括温度探头、电流取样电路提供辅助电路，滤波和调理电路，还包括时间延时电路。本模块中尤其重要的是，过流保护参考门坎电路的设计，过流参考门坎可随环境温度变化，实时动态跟踪发射器大功率开关管在当前温度条件下的允许最大工作电流。电流动态参考门坎电路的设计要根据大功率开关管的具体参数进行计算确定。电路的实现方式可以是通过模拟硬件电路实现或者结合嵌入式算法及外围电路共同实现。而过热保护电路的参考门坎可以根据大功率开关管允许的最大工作温度进行设定。电压和温度信号经过处理后通过快速比较电路将信号转化成代表当前电流和温度状态的逻辑电平信号。延时电路主要是防止仪器处于过流或过热的临界点时状态过度频繁切换给发射器大功率开关管造成进一步的损坏。逻辑运算单元4，包括延时逻辑电路，主要功能是一旦过热或过流保护后，即使仪器的过热和过流状态已经改变，也要延时一定的时间才能解除过流、过热保护；还包括逻辑运算电路，过流、过热、时间延时未结束三个条件中任何一个有效，就关闭大功率开关管，对其进行保护，直到三个条件完全解除为止。参照图1，所述电流信号、温度信号由电流采样1和温度探头2两个单元进入，经本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种核磁共振发射器保护模块，其特征是，所述核磁共振发射器保护单元包括过流保护单元、过热保护单元和保护状态延时解除单元；/n所述过流保护单元通过检测发射器大功率开关管的漏极与源极之间的电流，控制大功率开关管的工作状态，出现过流时，快速关断并禁止大功率开关管工作，使其处于关闭状态，避免结温过高而发生热击穿；/n所述过热保护单元通过对大功率开关管的温度进行检测，在大功率管结温到达安全极限前，将其迅速关闭并禁止大功率开关管工作，使其处于关闭状态，避免结温过热导致热击穿；/n所述保护状态延时解除单元是当过流或过热发生后，过流保护单元或过热保护单元切换到保护状态，当过热或过流条件解除时，即满足保护状态延时条件，保护状态延时解除单元使过流保护单元或过热保护单元的保护状态继续延时保持一定的时间后才解除保护状态，使能发射器控制信号回复到工作状态。/n

【技术特征摘要】
1.一种核磁共振发射器保护模块，其特征是，所述核磁共振发射器保护单元包括过流保护单元、过热保护单元和保护状态延时解除单元；
所述过流保护单元通过检测发射器大功率开关管的漏极与源极之间的电流，控制大功率开关管的工作状态，出现过流时，快速关断并禁止大功率开关管工作，使其处于关闭状态，避免结温过高而发生热击穿；
所述过热保护单元通过对大功率开关管的温度进行检测，在大功率管结温到达安全极限前，将其迅速关闭并禁止大功率开关管工作，使其处于关闭状态，避免结温过热导致热击穿；
所述保护状态延时解除单元是当过流或过热发生后，过流保护单元或过热保护单元切换到保护状态，当过热或过流条件解除时，即满足保护状态延时条件，保护状态延时解除单元使过流保护单元或过热保护单元的保护状态继续延时保持一定的时间后才解除保护状态，使能发射器控制信号回复到工作状态。


2.根据权利要求1所述的核磁共振发射器保护模块，其特征是，所述过流保护单元具备过流保护动态门坎功能，能够实时跟踪不同环境温度下大功率开关管允许通过的最大电流，并根据这个电流实时动态调整过流门坎。


3.根据权利要求2所述的核磁共振发射器保护模块，其特征是，所述过流、过热、保护状态延时三个条件之间的关系为逻辑“或”，...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛承河，郭红旗，刘磊，刘春莹，于云华，闫永平，
申请(专利权)人：中石化石油工程技术服务有限公司，中石化胜利石油工程有限公司，中石化胜利石油工程有限公司测井公司，
类型：发明
国别省市：北京;11