基于multisim聲波測井儀仿真設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)(完整版)
【正文】 觸發(fā)，造成儀器工作不正常；聲波觸發(fā)時(shí)間要求準(zhǔn)確，可控硅作發(fā)射開關(guān)時(shí)，觸發(fā)脈沖上升前沿不是非常陡峭，造成發(fā)射誤差；而且由于可控硅關(guān)斷時(shí)間的不確定性，造成儀器工作電流較大(200 mA)，從而影響組合測井時(shí)其他儀器的正常工作。第二章 聲波發(fā)射電路基本原理聲波發(fā)射電路分為三大模塊：整流電路、控制電路及發(fā)射激勵(lì)電路，所設(shè)計(jì)電路的各個(gè)部分間關(guān)系如下：壓電陶瓷換能器外接換能器初始電信號實(shí)驗(yàn)電路模塊化示意圖實(shí)驗(yàn)中需用到的電子器件主要有MOS管，555定時(shí)器，整流器等，下面對所用元器件和電路做以介紹。隨著VI的增加，iD增加，VDS隨之下降，MOS管最后工作在可變電阻區(qū)。圖221所示即為CMOS反相器電路，由兩只增強(qiáng)型MOSFET組成，其中TN為N溝道結(jié)構(gòu)，TP為P溝道結(jié)構(gòu)。對于TP管VSDP＝VDD VO，為了便于分析，將222(a)中的橫坐標(biāo)變換為VO（＝VDDVSDP），則得到圖222(b)。所以，電路的功耗很小（微瓦數(shù)量級）。 555定時(shí)器的原理及應(yīng)用555定時(shí)器是一種中規(guī)模集成電路，外形為雙列直插8腳結(jié)構(gòu)，體積很小，使用起來方便。利用555定時(shí)器可以組成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器與多諧振蕩器，具體工作原理如下：（1）單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器圖233所示為單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的電路和波形圖?；謴?fù)穩(wěn)態(tài)：經(jīng)過一定時(shí)間后，電容器充電至VC略大于VCC ，因VTHVCC使555定時(shí)器“高觸發(fā)”，VO跳轉(zhuǎn)為低電平，放電管T導(dǎo)通，電容器經(jīng)T放電，VC迅速降為0V，這時(shí)，VTR=1，VTH=0，555定時(shí)器恢復(fù)“保持”態(tài)。當(dāng)VC是低電平時(shí)，555定時(shí)器低觸發(fā)，VO為高電平，放電管T截止，電容器經(jīng)（R1 +R2）充電，當(dāng)充電至VC=VTHVCC時(shí)，電路高觸發(fā)，輸出VO變?yōu)榈碗娖?，放電管T導(dǎo)通，電容器經(jīng)R2放電，當(dāng)放電至VC=VTRVCC時(shí)，電路又進(jìn)入低觸發(fā)，VO變?yōu)楦唠娖?，如此周而?fù)始，循環(huán)不止，輸出連續(xù)脈沖信號。圖251 實(shí)驗(yàn)電路原理 為了了解CMOS場效應(yīng)管V4易損壞的原因，我們具體分析了發(fā)射激勵(lì)電路的工作原理，電路原理圖如圖252所示。同時(shí)，運(yùn)用Multisim可以很方便地對電路中的各個(gè)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，使電路穩(wěn)定運(yùn)行，再根據(jù)仿真所用參數(shù)對實(shí)際電路進(jìn)行調(diào)試，使電路連接符合要求并加以分析，以對其進(jìn)行嘗試性的優(yōu)化。圖33 原聲波發(fā)射電路圖252中信號經(jīng)過CMOS反相器之后的波形圖 圖35 信號經(jīng)過555定時(shí)器與CMOS反相器之后的波形比較圖34 用示波器測信號經(jīng)過CMOS反相器之后的波形圖 可見，經(jīng)過CMOS反相器之后信號發(fā)生了“倒轉(zhuǎn)”，即波形變?yōu)榱薚≈25us的高脈沖波，電壓幅度不變。從圖251可以看出，此時(shí)充電電容C將通過V4放電，導(dǎo)致V4上有極大電流，從而造成V4場效應(yīng)管擊穿而損壞。V4圖421 基于分析原電路各段信號變化的改進(jìn)電路圖對于此電路，為了驗(yàn)證其與原電路功能的一致性，采用Multisim仿真軟件測試信號與用示波器測試實(shí)際連接電路各段信號相結(jié)合的方法。圖425 （電路421）信號經(jīng)過第二級555定時(shí)器后的Multisim仿真波形圖 圖425與圖423所示波形在誤差范圍內(nèi)基本吻合（均為T≈25us，U≈5V），驗(yàn)證了實(shí)際調(diào)試電路的正確性。傳統(tǒng)的手工設(shè)計(jì)一般都需要經(jīng)過原理圖的預(yù)設(shè)計(jì)、印制電路板預(yù)設(shè)計(jì)、測試印制版的制作、元器件的實(shí)際安裝及電器參數(shù)測試，對于這些過程，容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，所以經(jīng)常需多次反復(fù)進(jìn)行。參考文獻(xiàn)1.《電路分析》邱關(guān)源 編 高等教育出版社 第五版2．《電子技術(shù)基礎(chǔ)—模擬部分》華中科技大學(xué)電子技術(shù)課程組 編 高等教育出版社 第五版3.《電子技術(shù)基礎(chǔ)—數(shù)字部分》華中科技大學(xué)電子技術(shù)課程組 編 高等教育出版社 第五版4.《聲波發(fā)射電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)》 孫冰 侯春會 趙萍 大慶油田測井公司5.《Multisim 2001電路設(shè)計(jì)及仿真入門與應(yīng)用》 鄭步生，吳渭 編著 北京電子工業(yè)出版社 20026．《電路設(shè)計(jì)與制板 Protel DXP實(shí)用教程》李珩, 楊杉, 歐大生 編著 西安西安電子科技大學(xué)出版社 20047．《IRFD9120》、《IRFD120》、《IRFP460》網(wǎng)上搜索PDF文檔8．《Multisim 2001 and its application in the Electronic Design》 蔣卓秦 鄧玉元 西安電子科技大學(xué)出版社 第一版9．《聲波發(fā)射電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)》選自《石油儀器》 孫 冰 侯春會 趙 萍 大慶油田測井公司 200010.《測井儀器》 楊禮英 陸六剛 北京:石油工業(yè)出版社 198511. 《袖珍電子工程師手冊》翁瑞琪 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 199112.《Electronic Devices and Circuit Theory》 Robert L. Boylestad， Louis Nashelsky Prentice Hall 2001致謝感謝學(xué)校提供的大學(xué)生科技創(chuàng)新的平臺，使得我們團(tuán)隊(duì)有機(jī)會在老師的指導(dǎo)下，將知識付諸于應(yīng)用，從實(shí)踐中開拓創(chuàng)新、探索學(xué)習(xí)，培養(yǎng)解決問題的能力，同時(shí)感受集體的力量。感謝測井實(shí)驗(yàn)室為我們提供相關(guān)實(shí)驗(yàn)器材； 特別感謝付建偉老師的悉心指導(dǎo)，諄諄教導(dǎo)，付老師百忙之中仍能抽空輔導(dǎo)，并且十分耐心地聽取
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