專利名稱：一種套管檢測儀的波形發(fā)生器電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種套管檢測儀，特別涉及一種應(yīng)用電磁感應(yīng)技術(shù)在多層管柱套管檢測儀中的波形發(fā)生器電路。
背景技術(shù)：
多層管柱套管檢測儀需要一種能夠產(chǎn)生頻率為2HZ的雙極性直流脈沖的波形發(fā)生器，用以向管柱發(fā)射具有一定功率的脈沖電流作為場源。在一次場的間歇期間，測量由套管產(chǎn)生的感應(yīng)電磁場，即隨時間變化的二次場，從而檢測套管的電磁特性。目前多層管柱套管檢測儀使用的雙極性直流脈沖是采用利用晶振產(chǎn)生一個頻率恒定的正弦波，然后通過觸發(fā)器和計數(shù)器得到所要頻率的方波信號來實現(xiàn)的。這種方法雖然相對于相同硬件條件下的其他方法來說，占用CPU較少，速度較快，但是硬件比較復(fù)雜，使用起來不夠靈活，并且分辨率較低、可靠性較差，這就使得接收線圈采集數(shù)據(jù)和發(fā)射線圈斷電的同步性較差，從而降低了檢測儀的整體性能。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種電路較為簡單，且可保證接收線圈數(shù)據(jù)采集和發(fā)射線圈斷電精確同步的套管檢測儀波形發(fā)生器電路。
實現(xiàn)本實用新型目的的技術(shù)方案一種套管檢測儀的波形發(fā)生器電路，包括PIC單片機芯片IC1、晶體振蕩器XT1、四路單刀單擲開關(guān)芯片IC2、電橋電路IC4和電源電路IC3，其特征在于，四路單刀單擲開關(guān)芯片IC2的A1、A3引腳與PIC單片機芯片IC1的RB7引腳相連，四路單刀單擲開關(guān)芯片IC2的A2、A4引腳與PIC單片機芯片IC1的RC0引腳相連；四路單刀單擲開關(guān)芯片IC2的IN2、IN3引腳通過上拉電阻R2、R3與電源電路IC3的+7V相連，四路單刀單擲開關(guān)芯片IC2的IN1、IN4引腳通過下拉電阻R1、R4與電源電路IC3的RGND相連；電源電路IC3的+5V與PIC單片機芯片IC1的VDD引腳相連；電源電路IC3的+12V、-12V分別與四路單刀單擲開關(guān)芯片IC2的V+、V-引腳相連；電橋電路IC4分別與四路單刀單擲開關(guān)芯片IC2的OUT1、OUT2、OUT3、OUT4引腳和電源電路IC3的+7V、RGND相連；此外PIC單片機芯片IC1采用晶體振蕩器方式，其OSC1、OSC2引腳分別與晶體振蕩器XT1相連；晶體振蕩器XT1與電容C1、C2相連。
電橋電路IC4由對稱的三極管開關(guān)電路Q1、Q2、Q3、Q4和Q5、Q6、Q7、Q8，對稱的二極管保護(hù)電路D1、D2和D3、D4，以及電阻保護(hù)電路R17組成。三極管開關(guān)電路Q1的B引腳與四路單刀單擲開關(guān)芯片IC2的OUT2引腳相連，并通過下拉電阻R6與電源電路IC3的RGND相連；三極管開關(guān)電路Q1的C引腳與電源電路IC3的+7V相連；三極管開關(guān)電路Q1的E引腳與電阻R7的一端相連，電阻R7的另一端與電阻R8的一端相連，電阻R8的另一端與電源電路IC3的RGND相連，電阻R7和電阻R8的連接點與三極管開關(guān)電路Q4的B引腳相連；三極管開關(guān)電路Q4的E引腳與電源電路IC3的RGND相連；三極管開關(guān)電路Q2的B引腳與四路單刀單擲開關(guān)芯片IC2的OUT1引腳相連，并通過上拉電阻R5與電源電路IC3的+7V相連；三極管開關(guān)電路Q2的C引腳與電源電路IC3的RGND相連；三極管開關(guān)電路Q2的E引腳與電阻R10的一端相連，電阻R10的另一端與電阻R9的一端相連，電阻R9的另一端與電源電路IC3的+7V相連，電阻R9和電阻R10的連接點與三極管開關(guān)電路Q3的B引腳相連；三極管開關(guān)電路Q3的E引腳與電源電路IC3的+7V相連；三極管開關(guān)電路Q7的B引腳與四路單刀單擲開關(guān)芯片IC2的OUT4引腳相連，并通過上拉電阻R16與電源電路IC3的+7V相連；三極管開關(guān)電路Q7的C引腳與電源電路IC3的RGND相連；三極管開關(guān)電路Q7的E引腳與電阻R12的一端相連，電阻R12的另一端與電阻R11的一端相連，電阻R11的另一端與電源電路IC3的+7V相連，電阻R12和電阻R11的連接點與三極管開關(guān)電路Q5的B引腳相連；三極管開關(guān)電路Q5的E引腳與電源電路IC3的+7V相連；三極管開關(guān)電路Q8的B引腳與四路單刀單擲開關(guān)芯片IC2的OUT3引腳相連，并通過下拉電阻R15與電源電路IC3的RGND相連；三極管開關(guān)電路Q8的C引腳與電源電路IC3的+7V相連；三極管開關(guān)電路Q8的E引腳與電阻R13的一端相連，電阻R13的另一端與電阻R14的一端相連，電阻R14的另一端與電源電路IC3的RGND相連，電阻R13和電阻R14的連接點與三極管開關(guān)電路Q6的B引腳相連；三極管開關(guān)電路Q6的E引腳與電源電路IC3的RGND相連；二極管保護(hù)電路D1的A引腳與三極管開關(guān)電路Q3的C引腳相連；二極管保護(hù)電路D1的K引腳與二極管保護(hù)電路D2的A引腳相連；二極管保護(hù)電路D2的K引腳與三極管開關(guān)電路Q4的C引腳相連；二極管保護(hù)電路D3的A引腳與三極管開關(guān)電路Q5的C引腳相連；二極管保護(hù)電路D3的K引腳與二極管保護(hù)電路D4的A引腳相連；二極管保護(hù)電路D4的K引腳與三極管開關(guān)電路Q6的C引腳相連；電阻保護(hù)電路R17的一端與發(fā)射線圈TW1的一端相連，并與二極管保護(hù)電路D1、二極管保護(hù)電路D2的連接點相連；電阻保護(hù)電路R17的另一端與發(fā)射線圈TW1的另一端相連，并與二極管保護(hù)電路D3、二極管保護(hù)電路D4的連接點相連。
在套管檢測儀中采用本實用新型的波形發(fā)生器電路，以PIC單片機芯片作為整個電路控制的核心，能準(zhǔn)確控制發(fā)射線圈中電流的狀態(tài)，從而實現(xiàn)接收線圈數(shù)據(jù)采集和發(fā)射線圈斷電的精確同步；采用四路單刀單擲開關(guān)和電橋電路，通過PIC單片機芯片控制四路單刀單擲開關(guān)和電橋電路的導(dǎo)通從而產(chǎn)生所需的發(fā)射波形；電源電路為電橋電路提供電源時采用不接地回線，可以減小干擾，提供高質(zhì)量的發(fā)射波形；采用電阻保護(hù)電路，可以消除高伏脈沖，對發(fā)射線圈進(jìn)行保護(hù)。


圖1是本實用新型的電路原理框圖。
圖2是本實用新型的電路原理圖。
圖3是本實用新型的電橋電路原理圖。
具體實施方式
本實用新型的電路原理框圖如圖1所示，包括PIC控制電路、時鐘電路、單刀單擲開關(guān)、電橋電路、電源電路。PIC控制電路是整個電路的控制中心，它產(chǎn)生的方波信號作為單刀單擲開關(guān)的控制信號，通過單刀單擲開關(guān)的不同切換方式控制電橋電路中各個元器件的導(dǎo)通與截止，最終在發(fā)射線圈上產(chǎn)生所需的發(fā)射信號。
時鐘電路由晶體振蕩器和電容構(gòu)成，用于為PIC控制電路提供時鐘信號。
單刀單擲開關(guān)由四路單刀單擲開關(guān)芯片構(gòu)成，電橋電路由對稱的三極管開關(guān)電路和對稱的二極管保護(hù)電路以及電阻保護(hù)電路構(gòu)成，PIC控制四路單刀單擲開關(guān)和電橋電路交替地按照一定的時間間隔在發(fā)射線圈中產(chǎn)生正電流、負(fù)電流和無電流。
電源電路用于提供各個電路所需的直流電源以及電橋電路所需的不接地回線電源。
本實用新型的具體電路原理圖如圖2所示，包括PIC單片機芯片IC1、晶體振蕩器XT1、四路單刀單擲開關(guān)芯片IC2、電橋電路IC4和電源電路IC3，其特征在于四路單刀單擲開關(guān)芯片IC2的A1、A3引腳與PIC單片機芯片IC1的RB7引腳相連，四路單刀單擲開關(guān)芯片IC2的A2、A4引腳與PIC單片機芯片IC1的RC0引腳相連；四路單刀單擲開關(guān)芯片IC2的IN2、IN3引腳通過上拉電阻R2、R3與電源電路IC3的+7V相連，四路單刀單擲開關(guān)芯片IC2的IN1、IN4引腳通過下拉電阻R1、R4與電源電路IC3的RGND相連；電源電路IC3的+5V與PIC單片機芯片IC1的VDD引腳相連；電源電路IC3的+12V、-12V分別與四路單刀單擲開關(guān)芯片IC2的V+、V-引腳相連；電橋電路IC4分別與四路單刀單擲開關(guān)芯片IC2的OUT1、OUT2、OUT3、OUT4引腳和電源電路IC3的+7V、RGND相連；此外PIC單片機芯片IC1采用晶體振蕩器方式，其OSC1、OSC2引腳分別與晶體振蕩器/陶瓷諧振器XT1相連；晶體振蕩器XT1與電容C1、C2相連。
PIC單片機芯片IC1采用PIC16F877芯片，四路單刀單擲開關(guān)芯片IC2采用HI201芯片，其中四路單刀單擲開關(guān)芯片IC2的A1、A2、A3、A4控制引腳由PIC單片機芯片IC1控制。當(dāng)PIC單片機芯片IC1的RB7引腳為低電平時，四路單刀單擲開關(guān)芯片IC2的IN1引腳和OUT1引腳、IN3引腳和OUT3引腳分別導(dǎo)通；當(dāng)PIC單片機芯片IC1的RC0引腳為低電平時，四路單刀單擲開關(guān)芯片IC2的IN2引腳和OUT2引腳、IN4引腳和OUT4引腳分別導(dǎo)通，因此通過改變PIC單片機芯片IC1的RB7引腳和RC0引腳輸出的信號，來實現(xiàn)所需的四路單刀單擲開關(guān)芯片IC2不同的切換方式。
PIC單片機芯片IC1采用晶體振蕩器方式，由晶體振蕩器XT1和電容C1、C2構(gòu)成一個自激多諧振蕩器，為PIC單片機芯片IC1提供時鐘電路。
四路單刀單擲開關(guān)芯片IC2通過OUT1、OUT2、OUT3、OUT4引腳與電橋電路IC4相連，由PIC單片機芯片IC1通過內(nèi)部定時器TMR0輸出方波控制信號，該信號通過控制四路單刀單擲開關(guān)IC2的OUT1、OUT2、OUT3、OUT4引腳上產(chǎn)生的信號來控制電橋電路IC4中各開關(guān)電路的導(dǎo)通，進(jìn)而在接收線圈中產(chǎn)生所需要的發(fā)射信號。
電源電路IC3用于提供PIC單片機芯片IC1的+5V工作電壓，以及四路單刀單擲開關(guān)IC2的+12V和-12V工作電壓，同時為電橋電路IC4提供所需的不接地回線電源，用于抑制發(fā)射信號的噪聲。
電橋電路原理如圖3所示，由對稱的三極管開關(guān)電路Q1、Q2、Q3、Q4和Q5、Q6、Q7、Q8，對稱的二極管保護(hù)電路D1、D2和D3、D4，以及電阻保護(hù)電路R17組成。當(dāng)PIC單片機芯片IC1的RB7引腳置為低電平、RC0引腳置為高電平，這時四路單刀單擲開關(guān)IC2的OUT1引腳為低電平、OUT3引腳為高電平，三極管開關(guān)電路Q2的E、C引腳導(dǎo)通，因而三極管開關(guān)電路Q3的B引腳電壓降低，其E、C引腳導(dǎo)通，二極管保護(hù)電路D1也導(dǎo)通，因此發(fā)射線圈TW1的Z端為高電平；同時三極管開關(guān)電路Q8的C、E引腳導(dǎo)通，因而三極管開關(guān)電路Q6的B引腳電壓升高，其C、E引腳導(dǎo)通，二極管保護(hù)電路D4也導(dǎo)通，因此發(fā)射線圈TW1的F端為低電平，這時發(fā)射線圈TW1中電流的方向從Z端流向F端，即發(fā)射線圈TW1中產(chǎn)生正向電流；要發(fā)射線圈TW1中的電流為負(fù)向電流時，即由發(fā)射線圈TW1的F端流向Z端，當(dāng)PIC單片機芯片IC1的RB7引腳置為高電平、RC0引腳置為低電平，這時四路單刀單擲開關(guān)IC2的OUT2引腳為高電平、OUT4引腳為低電平，三極管開關(guān)電路Q1的E、C引腳導(dǎo)通，因而三極管開關(guān)電路Q4的B引腳電壓升高，其C、E引腳導(dǎo)通，二極管保護(hù)電路D2也導(dǎo)通，因此發(fā)射線圈TW1的Z端為低電平；同時三極管開關(guān)電路Q7的E、C引腳導(dǎo)通，因而三極管開關(guān)電路Q5的B引腳電壓降低，其E、C引腳導(dǎo)通，二極管保護(hù)電路D3也導(dǎo)通，因此發(fā)射線圈TW1的F端為高電平，這時發(fā)射線圈TW1中電流的方向從F端流向Z端，即發(fā)射線圈TW1中產(chǎn)生反向電流；當(dāng)PIC單片機芯片IC1的RB7引腳置為高電平、RC0引腳置為高電平，這時四路單刀單擲開關(guān)IC2的IN1引腳和OUT1引腳、IN2引腳和OUT2引腳、IN3引腳和OUT3引腳、IN4引腳和OUT4引腳均不導(dǎo)通，這時電橋電路中各個三極管開關(guān)電路與二極管保護(hù)電路均不導(dǎo)通，因次發(fā)射線圈中無電流流動，即發(fā)射線圈TW1中無電流產(chǎn)生。
權(quán)利要求1.一種套管檢測儀的波形發(fā)生器電路，包括PIC單片機芯片(IC1)、晶體振蕩器(XT1)、四路單刀單擲開關(guān)芯片(IC2)、電橋電路(IC4)和電源電路(IC3)，其特征在于，四路單刀單擲開關(guān)芯片(IC2)的A1、A3引腳與PIC單片機芯片(IC1)的RB7引腳相連，四路單刀單擲開關(guān)芯片(IC2)的A2、A4引腳與PIC單片機芯片(IC1)的RC0引腳相連；四路單刀單擲開關(guān)芯片(IC2)的IN2、IN3引腳通過上拉電阻R2、R3與電源電路(IC3)的+7V相連，四路單刀單擲開關(guān)芯片(IC2)的IN1、IN4引腳通過下拉電阻R1、R4與電源電路(IC3)的RGND相連；電源電路(IC3)的+5V與PIC單片機芯片(IC1)的VDD引腳相連；電源電路(IC3)的+12V、-12V分別與四路單刀單擲開關(guān)芯片(IC2)的V+、V-引腳相連；電橋電路(IC4)分別與四路單刀單擲開關(guān)芯片(IC2)的OUT1、OUT2、OUT3、OUT4引腳和電源電路(IC3)的+7V、RGND相連；此外PIC單片機芯片(IC1)采用晶體振蕩器/陶瓷諧振器方式，其OSC1、OSC2引腳分別與晶體振蕩器/陶瓷諧振器(XT1)相連；晶體振蕩器/陶瓷諧振器(XT1)與電容(C1)、電容(C2)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波形發(fā)生器電路，其特征在于，所述的電橋電路(IC4)包括對稱的三極管開關(guān)電路(Q1、Q2、Q3、Q4；Q5、Q6、Q7、Q8)，對稱的二極管保護(hù)電路(D1、D2；D3、D4)以及保護(hù)電阻(R17)，其中三極管開關(guān)電路(Q1)的B引腳與四路單刀單擲開關(guān)芯片(IC2)的OUT2引腳相連，并通過下拉電阻(R6)與電源電路(IC3)的RGND相連；三極管開關(guān)電路(Q1)的C引腳與電源電路(IC3)的+7V相連；三極管開關(guān)電路(Q1)的E引腳與電阻(R7)的一端相連，電阻R7的另一端與電阻(R8)的一端相連，電阻(R8)的另一端與電源電路(IC3)的RGND相連，電阻(R7)和電阻(R8)的連接點與三極管開關(guān)電路(Q4)的B引腳相連；三極管開關(guān)電路(Q4)的E引腳與電源電路(IC3)的RGND相連；三極管開關(guān)電路(Q2)的B引腳與四路單刀單擲開關(guān)芯片(IC2)的OUT1引腳相連，并通過上拉電阻(R5)與電源電路(IC3)的+7V相連；三極管開關(guān)電路(Q2)的C引腳與電源電路(IC3)的RGND相連；三極管開關(guān)電路(Q2)的E引腳與電阻(R10)的一端相連，電阻(R10)的另一端與電阻(R9)的一端相連，電阻(R9)的另一端與電源電路(IC3)的+7V相連，電阻(R9)和電阻(R10)的連接點與三極管開關(guān)電路(Q3)的B引腳相連；三極管開關(guān)電路(Q3)的E引腳與電源電路(IC3)的+7V相連；三極管開關(guān)電路(Q7)的B引腳與四路單刀單擲開關(guān)芯片(IC2)的OUT4引腳相連，并通過上拉電阻(R16)與電源電路(IC3)的+7V相連；三極管開關(guān)電路(Q7)的C引腳與電源電路(IC3)的RGND相連；三極管開關(guān)電路(Q7)的E引腳與電阻(R12)的一端相連，電阻(R12)的另一端與電阻(R11)的一端相連，電阻(R11)的另一端與電源電路(IC3)的+7V相連，電阻(R12)和電阻(R11)的連接點與三極管開關(guān)電路(Q5)的B引腳相連；三極管開關(guān)電路(Q5)的E引腳與電源電路(IC3)的+7V相連；三極管開關(guān)電路(Q8)的B引腳與四路單刀單擲開關(guān)芯片(IC2)的OUT3引腳相連，并通過下拉電阻(R15)與電源電路(IC3)的RGND相連；三極管開關(guān)電路(Q8)的C引腳與電源電路(IC3)的+7V相連；三極管開關(guān)電路(Q8)的E引腳與電阻(R13)的一端相連，電阻(R13)的另一端與電阻(R14)的一端相連，電阻(R14)的另一端與電源電路(IC3)的RGND相連，電阻(R13)和電阻(R14)的連接點與三極管開關(guān)電路(Q6)的B引腳相連；三極管開關(guān)電路(Q6)的E引腳與電源電路(IC3)的RGND相連；二極管保護(hù)電路(D1)的A引腳與三極管開關(guān)電路(Q3)的C引腳相連；二極管保護(hù)電路(D1)的K引腳與二極管保護(hù)電路(D2)的A引腳相連；二極管保護(hù)電路(D2)的K引腳與三極管開關(guān)電路(Q4)的C引腳相連；二極管保護(hù)電路(D3)的A引腳與三極管開關(guān)電路(Q5)的C引腳相連；二極管保護(hù)電路(D3)的K引腳與二極管保護(hù)電路(D4)的A引腳相連；二極管保護(hù)電路(D4)的K引腳與三極管開關(guān)電路(Q6)的C引腳相連；電阻保護(hù)電路(R17)的一端與發(fā)射線圈(TW1)的一端相連，并與二極管保護(hù)電路(D1)、二極管保護(hù)電路(D2)的連接點相連；電阻保護(hù)電路(R17)的另一端與發(fā)射線圈(TW1)的另一端相連，并與二極管保護(hù)電路(D3)、二極管保護(hù)電路(D4)的連接點相連。
專利摘要一種套管檢測儀的波形發(fā)生器電路，包括PIC控制電路、時鐘電路、單刀單擲開關(guān)、電橋電路、電源電路。利用PIC控制電路產(chǎn)生的方波信號作為單刀單擲開關(guān)的控制信號，通過單刀單擲開關(guān)的不同切換方式準(zhǔn)確控制電橋電路中各個元器件的導(dǎo)通與截止，達(dá)到準(zhǔn)確控制發(fā)射線圈斷電時間的目的，從而產(chǎn)生所需的雙極性直流脈沖，并實現(xiàn)對接受線圈數(shù)據(jù)采集和發(fā)射線圈斷電的精確同步。
文檔編號G01R31/00GK2903992SQ20062007897
公開日2007年5月23日 申請日期2006年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月12日
發(fā)明者黨瑞榮, 李利品, 謝雁, 高國旺, 劉麗 申請人:西安石油大學(xué)