CN104917464B - 一种同轴线相位法含水率计振荡电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种同轴线相位法含水率计振荡电路。本发明的振荡电路包括：主振板电路和两块完全相同的隔离板电路；其中，主振板电路产生高频信号，分别通过两个相同的输出端口，将两个完全相同的高频信号输入至两个相同的隔离板电路；两个隔离板电路之间信号互相隔离，不受干扰，从而实现一块主振板电路驱动两个隔离板电路，输出两个幅值和相位完全一致的信号。本发明采用一块主振板电路驱动两个隔离板电路，输出两个幅值和相位完全一致的高频信号；解决了两路正弦信号输出不一致的问题，同时抑制了彼此之间的干扰。

Description

一种同轴线相位法含水率计振荡电路

技术领域

本发明涉及含水率计，尤其涉及一种同轴线相位法含水率计振荡电路。

背景技术

原油的含水量是生产测井的一个重要指标，我国大部分油田都采用注水开采的办法，目的是保持井下压力的平衡，然而随着开采的不断增加，出油量不断的减少，原油质量发生了变化，有时出现了“空抽”的现象。造成了资源的浪费，增加了成本。同轴线相位法找水仪就是测量原油含水率的一种测井仪器，其核心部分是含水率计。

含水率计的工作包括同轴线传感器、发射电路、接收电路、本机振荡电路、混频电路、鉴相电路、积分电路以及压频转换电路；其中，发射电路产生两路高频电磁波信号，一路为75MHz高频信号送至同轴线传感器，电磁波在传输过程中相位发生了移动，幅值发生了衰减，通过接收电路并经过放大后送入混频电路；另一路75MHz的高频信号则直接送入混频电路；本机振荡电路产生两路75.02MHz的高频信号分别送入混频电路，对于高频信号的鉴相是很困难的，因此混频电路的作用就是将75MHz和75.02MHz的高频信号进行混频，之后产生两路20KHz的中频信号，鉴相电路对两路中频信号进行鉴相，输出脉宽与相位成正比的脉冲信号，积分电路将脉宽信号转换为直流电压，再通过压频转换电路转换为可以反应相位变化的数字信号，提高了信号的抗干扰能力，最后送入计算机进行处理，如图1所示。

本机振荡电路是含水率计电路系统最重要的核心部分，它作为信号源为电路系统提供75.02MHz的正弦信号。目前，很多振荡电路采用集成芯片和单片机提供信号源，通常采用的是直接数字合成技术。它的主要缺点在于杂散抑制较差：相位累加器相位取舍位造成的杂散以及幅度良好误差造成的杂散。一般采用模拟电路设计的振荡电路同样存在缺点，不能很好的抑制电源线、信号线带来的干扰作用。

对于很多采用模拟电路设计的振荡电路，当要求发射出两路幅值和相位信息完全相同的信号时，通常采用两块振荡电路，这样不能保证输出的信号在幅值和相位上完全一致，达不到测量的要求。

发明内容

为了解决上述工程技术问题，本发明提出了一种正弦振荡电路，解决了两路正弦信号输出不一致的问题，同时抑制了彼此之间的干扰。

本发明的目的在于提供一种同轴线相位法含水率计振荡电路。

本发明的同轴线相位法含水率计振荡电路包括：主振板电路和两块完全相同的隔离板电路；其中，主振板电路产生高频信号，分别通过两个相同的输出端口，将两个完全相同的高频信号输入至两个相同的隔离板电路；两个隔离板电路之间信号互相隔离，不受干扰，从而实现一块主振板电路驱动两个隔离板电路，输出两个幅值和相位完全一致的信号。

主振板电路包括：三点式振荡电路、放大电路和初级谐振回路；其中，三点式振荡电路产生高频信号；三点式振荡电路连接至放大电路，放大电路将高频信号放大后，输入至初级谐振回路；初级谐振回路连接两个完全相同的输出端口，分别连接至两个完全相同的隔离板电路。

三点式振荡电路包括第一三极管BG1、第三电容C3、第四电容C4和晶振体JT1；其中，第三电容C3与第四电容C4串联后与晶振体JT1并联；晶振体JT1连接第一三极管BG1的基极和集电极；第三电容C3连接第一三极管BG1的基极和发射极；第四电容C4连接第一三极管BG1的发射极和集电极。

主振板电路的放大电路包括第二三极管BG2、第四至第六电阻R4～R6、第六电容C6和第八电容C8；其中，第六电容C6的一端连接第一三极管BG1的发射极，另一端连接第二三极管BG2的基极；第四电阻R4的一端连接第二三极管BG2的基极，另一端连接高电压；第五电阻R5的一端连接第二三极管BG2的基极，另一端接地；第六电阻R6和第八电容C8并联，一端连接第二三极管BG2的发射极，另一端接地。第六电容C6隔离直流信号，使得两级电路(三点式振荡电路和放大电路)的直流信号互不干扰，即分别接受直流信号，“隔直通交”的作用。

第七电容C7的一端连接第二三极管BG2的集电极，另一端连接高压；磁环T1包括主电感线圈和副电感线圈，主电感线圈与电容C7并联，构成初级谐振回路；磁环T1的两个缠绕扎数相同的副电感线圈，作为两个输出端口，分别连接至两个相同的隔离板电路。

每一个隔离板电路包括射极跟随器和放大电路；其中，主振板电路的高频信号从射极跟随器的基极输入，并从发射极输出至放大电路，以减少电路间直接连接所带来的影响，起缓冲作用；放大电路将高频信号进一步放大，并输出至后续的混频电路。

射极跟随器包括：第三三极管BG3、第九电容C9以及第九至第十二电阻R9～R12；其中，第九电容C9和第九电阻R9串联，一端连接主振板电路的一个输出端，另一端连接第三三极管BG3的基极；第十电阻R10的一端连接第三三极管BG3的基极，另一端连接高压；第十一电阻R11的一端连接三极管BG3的基极，另一端接地；第十二电阻R12的一端连接第三三极管BG3的发射极，另一端接地。射极跟随器具有输入阻抗高，输出阻抗低的特点，减少电路直接连接所带来的影像，起缓冲作用。

隔离板电路的放大电路包括：第十电容C10、第四三极管BG4、第十三至第十六电阻R13～R16、第十一电容C11和第十二电容C12；其中，第十电容C10的一端连接第三三极管BG3的发射极，另一端连接第四晶体管的基极；第十三电阻R13的一端连接第四三极管BG4的基极，另一端接高压；第十四电阻R14的一端连接第四三极管BG4的基极，另一端接地；第十五电阻R15的一端连接第四三极管BG4的集电极，另一端连接高压；第十六电阻R16和第十二电容C12并联，一端连接第四三极管BG4的发射极，另一端接地；第十一电容C11的一端连接第四三极管BG4的集电极，另一端作为输出端，连接后续的混频电路。

本发明的优点：

本发明采用一块主振板电路驱动两个隔离板电路，输出两个幅值和相位完全一致的高频信号；解决了两路正弦信号输出不一致的问题，同时抑制了彼此之间的干扰。

附图说明

图1为现有的含水率计的结构框图；

图2为本发明的同轴线相位法含水率计振荡电路图的整体结构框图；

图3为本发明的同轴线相位法含水率计振荡电路图的主振板电路的结构框图；

图4为本发明的同轴线相位法含水率计振荡电路图的一个实施例的电路图。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例对本发明做进一步说明。

如图2所示，本发明的同轴线相位法含水率计振荡电路包括：主振板电路和两块完全相同的隔离板电路。

如图3所示，主振板电路包括：晶振体、三点式振荡电路、放大电路、并联谐振回路、初级谐振回路和负载电容，产生75.02MHZ的高频信号。

晶振体JT1的标称频率是75.02MHz，允许的频差在室温状态下是±0.5KHz，输出准正弦信号，工作电压是+12V，外形尺寸为39.8*12.3*0.8mm³。

如图4所示，可调电容CW和第一电容C1并联组成晶振体JT1的负载电容。第一电容BG1的基极经第二电阻R2接地。第一电容BG1的发射极经第三电阻R3连接并联谐振回路。第五电容C5和第一电感L1构成并联谐振回路；其中，第五电容C5和第一电感L1并联；要求并联谐振回路工作在基频25MHz和三次泛音75.02MHz之间。

主振板电路包括：三点式振荡电路、放大电路和初级谐振回路；其中，晶振体一端经负载电容接地，另一端连接三点式振荡电路，三点式振荡电路产生高频信号；三点式振荡电路连接至放大电路，放大电路将高频信号放大后，输入至初级谐振回路；初级谐振回路连接两个输出端，分别连接至两个完全相同的隔离板电路。

主振板电路的放大电路包括第二三极管BG2、第四至第6电阻R4～R6、第六电容C6和第八电容C8；其中，第六电容C6的一端连接第一三极管BG1的发射极，另一端连接第二三极管BG2的基极；第四电阻R4的一端连接第二三极管BG2的基极，另一端连接高电压；第五电阻R5的一端连接第二三极管BG2的基极，另一端接地；第六电阻和第八电容并联，一端连接第二三极管BG2的发射极，另一端接地。放大电路的三极管的发射极与电阻和电容并联连接一起，作用是稳定静态工作点。

第七电容C7的一端连接第二三极管BG2的集电极，另一端连接高压；磁环T1包括主电感线圈和副电感线圈，主电感线圈与电容C7并联，构成初级谐振回路；磁环T1的两个缠绕扎数相同的副电感线圈，作为输出端口，分别连接至两个相同的隔离板电路。主电感线圈与副电感线圈的比为9:3:3。

主振板电路还包括第一电阻R1、稳压二极管DW1和第二电容C2；晶振体JT1经过第一电阻R1连接至高压；稳压二极管和第二电容C2并联，一端连接高压VDD，一端接地。

每一个隔离板电路包括射极跟随器和放大电路。

第一个隔离板电路的射极跟随器包括：第三三极管BG3、第九电容C9、第十电容C10以及第九至第十二电阻R9～R12；其中，第九电容C9和第九电阻R9串联，一端连接主振板电路的一个输出端，另一端连接第三三极管BG3的基极；第十电阻R10的一端连接第三三极管的基极，另一端连接高压；第十一电阻R11的一端连接三极管BG3的基极，另一端接地；第十二电阻R12的一端连接第三三极管BG3的发射极，另一端接地；第十电容C10的一端连接第三三极管BG3的发射极，另一端连接放大电路。射极跟随器具有输入阻抗高，输出阻抗低的特点，减少电路直接连接所带来的影像，起缓冲作用。

第一个隔离板电路的放大电路包括：第十电容C10、第四三极管BG4、第十三至第十六电阻R13～R16、第十一电容C11和第十二电容C12；其中，第十电容C10的一端连接第三三极管BG3的发射极，另一端连接第四晶体管的基极；第十三电阻R13的一端连接第四三极管BG4的基极，另一端接高压；第十四电阻R14的一端连接第四三极管BG4的基极，另一端接地；第十五电阻R15的一端连接第四三极管BG4的集电极，另一端连接高压；第十六电阻R16和第十二电容C12并联，一端连接第四三极管BG4的发射极，另一端接地；第十一电容C11的一端连接第四三极管的集电极，另一端作为输出端，连接后续的混频电路。放大电路的三极管的发射极与电阻和电容并联连接一起，作用是稳定静态工作点。

第二个隔离板电路与第一个隔离板电路完全相同，包括：第三三极管BG3’、第九电容至第十二电容C9’～C12’、第九至十六电阻R9’～R16’和第四三极管BG4’。

振荡电路采用印制电路板PCB方法，为双面板电路，包括主振板电路和彼此独立的两块隔离板电路，打样成电路板，最后进行温度实验。

对振荡电路进行温度实验，由于振荡电路发出的频率需要传输给混频电路，因此混频电路输出的脉宽是检验振荡电路是否符合要求，是否可以满足相位一致幅值相同的特性。对振荡电路和混频电路进行温度实验，每升高10℃测试一次数据，一直升高到140℃，记录实验数据，通过示波器观察混频电路的输出脉宽，得到数据如下：

对振荡电路和混频电路进行温度实验，两块隔离板电路分别连接至混频电路1和混频电路2。从30℃开始，温度每升高10℃，测试一次数据，一直升高到140℃，记录实验数据，通过示波器观察两路混频电路的输出频率大小，数据如表所示，可以看出，两路混频电路输出的频率基本保持一致。

最后需要注意的是，公布实施方式的目的在于帮助进一步理解本发明，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。

Claims (6)

1.一种同轴线相位法含水率计振荡电路，其特征在于，所述振荡电路包括：主振板电路和两块完全相同的隔离板电路；其中，所述主振板电路产生高频信号，分别通过两个相同的输出端口，将两个完全相同的高频信号输入至两个相同的隔离板电路；所述两个隔离板电路之间信号互相隔离，不受干扰，从而实现一块主振板电路驱动两个隔离板电路，输出两个幅值和相位完全一致的信号；所述主振板电路包括：三点式振荡电路、放大电路和初级谐振回路；其中，三点式振荡电路产生高频信号；三点式振荡电路连接至放大电路，放大电路将高频信号放大后，输入至初级谐振回路；初级谐振回路连接两个完全相同的输出端口，分别连接至两个完全相同的隔离板电路；每一个隔离板电路包括射极跟随器和放大电路；其中，主振板电路的高频信号从射极跟随器的基极输入，并从发射极输出至隔离板电路的放大电路；所述隔离板电路的放大电路将高频信号进一步放大，并输出至后续的混频电路。

2.如权利要求1所述的振荡电路，其特征在于，所述三点式振荡电路包括第一三极管BG1、第三电容C3、第四电容C4和晶振体JT1；其中，第三电容C3与第四电容C4串联后与晶振体JT1并联；所述晶振体JT1连接第一三极管BG1的基极和集电极；所述第三电容C3连接第一三极管BG1的基极和发射极；所述第四电容C4连接第一三极管BG1的发射极和集电极。

3.如权利要求1所述的振荡电路，其特征在于，所述主振板电路的放大电路包括第二三极管BG2、第四至第六电阻R4～R6、第六电容C6和第八电容C8；其中，所述第六电容C6的一端连接第一三极管BG1的发射极，另一端连接第二三极管BG2的基极；所述第四电阻R4的一端连接第二三极管BG2的基极，另一端连接高电压；所述第五电阻R5的一端连接第二三极管BG2的基极，另一端接地；所述第六电阻R6和第八电容C8并联，一端连接第二三极管BG2的发射极，另一端接地。

4.如权利要求1所述的振荡电路，其特征在于，第七电容C7的一端连接第二三极管BG2的集电极，另一端连接高压；磁环T1包括主电感线圈和副电感线圈，主电感线圈与电容C7并联，构成初级谐振回路；磁环T1的两个缠绕扎数相同的副电感线圈，作为两个输出端口，分别连接至两个相同的隔离板电路。

5.如权利要求1所述的振荡电路，其特征在于，所述射极跟随器包括：第三三极管BG3、第九电容C9、第十电容C10以及第九至第十二电阻R9～R12；其中，第九电容C9和第九电阻R9串联，一端连接主振板电路的一个输出端，另一端连接第三三极管BG3的基极；第十电阻R10的一端连接第三三极管BG3的基极，另一端连接高压；第十一电阻R11的一端连接三极管BG3的基极，另一端接地；第十二电阻R12的一端连接第三三极管BG3的发射极，另一端接地；第十电容C10的一端连接第三三极管BG3的发射极，另一端连接放大电路。

6.如权利要求1所述的振荡电路，其特征在于，所述隔离板电路的放大电路包括：第十电容C10、第四三极管BG4、第十三至第十六电阻R13～R16、第十一电容C11和第十二电容C12；其中，第十电容C10的一端连接第三三极管BG3的发射极，另一端连接第四晶体管的基极；第十三电阻R13的一端连接第四三极管BG4的基极，另一端接高压；第十四电阻R14的一端连接第四三极管BG4的基极，另一端接地；第十五电阻R15的一端连接第四三极管BG4的集电极，另一端连接高压；第十六电阻R16和第十二电容C12并联，一端连接第四三极管BG4的发射极，另一端接地；第十一电容C11的一端连接第四三极管BG4的集电极，另一端作为输出端，连接后续的混频电路。