CN206888970U - 一种基于全波采集自然伽马能谱测井仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于全波采集自然伽马能谱测井仪，包括电源组件、探头组件、采集电路组件以及通讯组件，所述电源组件连接到探头组件、采集电路组件以及通讯组件，所述探头组件连接到电路采集组件，所述电路采集组件连接到通讯组件，所述采集电路组件包括高压模块和数据采集处理模块，所述通讯组件设置有交换机芯片，所述探头组件包括主晶体、辅晶体、主光电倍增管以及辅光电倍增管，所述主晶体和辅晶体内嵌241Am源，所述主晶体连接主光电倍增管，所述辅晶体连接辅光电倍增管；本实用新型能够在温度等环境变化情况下依旧能保持良好的测量精度。
Description
技术领域
本实用新型属于核辐射探测技术领域，具体涉及一种基于全波采集的自然伽马能谱测井仪器。
背景技术
核技术是现代科学技术的重要组成部分，是当代最主要的尖端技术之一，也是社会现代化的标志之一，现有伽马能谱测井仪器，限于处理软硬件技术和遥测通讯技术所限，使用峰值保持电路采集脉冲峰值的方法，在温度等环境变化下精度差，抗干扰能力弱。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供一种基于全波采集的自然伽马能谱测井仪器，即使在温度等环境变化情况下依旧能保持良好的测量精度。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本实用新型是通过以下技术方案实现：
一种基于全波采集自然伽马能谱测井仪，包括电源组件、探头组件、采集电路组件以及通讯组件，所述电源组件连接到探头组件、采集电路组件以及通讯组件，所述探头组件连接到电路采集组件，所述电路采集组件连接到通讯组件，所述探头组件包括主晶体、辅晶体、主光电倍增管以及辅光电倍增管，所述主晶体和辅晶体内嵌241Am源，所述主晶体连接主光电倍增管，所述采集电路组件包括高压模块和数据采集处理模块，所述数据采集处理模块设有脉冲前放电路、AD转换电路、DA转换电路以及FPGA采集处理电路，所述探头组件连接到脉冲前放电路，所述脉冲前放电路连接到AD转换电路，所述AD转换电路连接到FPGA采集电路，所述FPGA采集电路连接到DA转换电路，所述DA转换电路连接到高压模块，所述通讯组件设置有交换机芯片，所述辅晶体连接辅光电倍增管。
进一步地，主晶体为NaI晶体。
进一步地，辅晶体为CaF晶体。
进一步地，AD转换电路设有ADS801芯片，所述脉冲前放电路连接AD转换电路中的VINA引脚，所述ADS801芯片的OTR、BIT1-BIT12以及CLK引脚分别连接FPGA芯片中的AM_OTR、AM_D0-AM_D11以及CLKIN引脚。
进一步地，DA转换电路设有MX7541芯片，所述MX7541芯片的B1-12引脚分别连接FGPA中的HV11-HV0引脚，所述MX7541芯片的IOUT1引脚连接到高压模块，所述高压模块连接到光电倍增管。
进一步地，通讯组件通过SPI总线与数据采集处理模块交换数据。
进一步地，交换机芯片的接口处设置2对双绞线，用于进行以太网通讯。
本实用新型的收益效果是：
1、本实用新型采用主晶体、辅晶体、主光电倍增管以及辅光电倍增管，采用基于FPGA的全波采集技术，抗环境干扰能力更强，测量精度更高。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型所述测井仪的结构框图；
图2为探头与采集电路组件的结构连接框图；
图3为AD转换电路与FPGA的连接电路图；
图4为FPGA与DA转换电路的连接电路图；
图5为高压模块与光电倍增管的连接示意图；
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1-5所示，本实用新型为一种基于全波采集自然伽马能谱测井仪，包括电源组件、探头组件、采集电路组件以及通讯组件，电源组件连接到探头组件、采集电路组件以及通讯组件，探头组件连接到电路采集组件，电路采集组件连接到通讯组件，探头组件包括主晶体、辅晶体、主光电倍增管以及辅光电倍增管，主晶体和辅晶体内嵌241Am源，主晶体连接主光电倍增管，采集电路组件包括高压模块和数据采集处理模块，数据采集处理模块设有脉冲前放电路、AD转换电路、DA转换电路以及FPGA采集处理电路，探头组件连接到脉冲前放电路，脉冲前放电路连接到AD转换电路，AD转换电路连接到FPGA采集电路，FPGA采集电路连接到DA转换电路，DA转换电路连接到高压模块，通讯组件设置有交换机芯片，辅晶体连接辅光电倍增管。
其中，主晶体为NaI晶体。
其中，辅晶体为CaF晶体。
其中，AD转换电路设有ADS801芯片，脉冲前放电路连接AD转换电路中的VINA引脚，ADS801芯片的OTR、BIT1-BIT12以及CLK引脚分别连接FPGA芯片中的AM_OTR、AM_D0-AM_D11以及CLKIN引脚。
其中，DA转换电路设有MX7541芯片，MX7541芯片的B1-12引脚分别连接FGPA中的HV11-HV0引脚，MX7541芯片的IOUT1引脚连接到高压模块，高压模块连接到光电倍增管。
其中，通讯组件通过SPI总线与数据采集处理模块交换数据。
其中，交换机芯片的接口处设置2对双绞线。
本实施例的一个具体应用为：
采集处理模块使用高灵敏度运算放大器将主辅探头产生的电脉冲信号进行放大滤波，使用高速AD芯片实现模数转换，使用FPGA接收模数转换结果并进行脉冲成形和幅值分析以实现脉冲实时峰值计算、抗堆积以及自动稳谱计算功能。
采集处理模块由FPGA芯片输出高速AD采样信号。
探头将放射性核素衰变的辐射粒子捕获并转换为电脉冲信号。主光电倍增管和主晶体响应伽马射线，辅光电倍增管和辅晶体响应241Am源发出的阿尔法射线。
供电模块将200VDC转换成各种所需的低压直流电源。
采集处理组件将探头产生的电脉冲滤波放大后，直接输入到高速AD输入端，由FPGA输出采集时钟，连续采集脉冲波形。
前放电路输出的脉冲信号经过滤波放大，字节输入到ADC芯片的VINA引脚，ADC芯片在采样时钟CLK的驱动下进行AD转换，采集整个脉冲波形，将AD转换结果输入到FPGA中，在FPGA中完成脉冲成型、幅值分析以及实时峰值计算等功能。
241Am源发射一个阿尔法&伽马射线对。
辅接收晶体CaF晶体吸收阿尔法射线变成光脉冲信号，光脉冲信号经辅光电倍增管转换为光电子，并经放大后输出电压脉冲，最后由采集处理模块产生稳谱能量谱图。
主探测元件设置为NaI晶体，用于接收241Am发射的伽马射线和地层中的伽马射线，并将两者变成光脉冲信号，光脉冲信号经主光电倍增管转换为光电子，并经放大后输出电压脉冲，同时结合辅探头采集的稳谱能量谱线滤除241Am所发射的伽马射线产生的电压脉冲，最后由采集处理模块生成地层的自然伽马全谱能量谱图。
通讯模块组件处设置有交换机芯片，交换机芯片的接口处设置两对双绞线，通过双绞线与其他测量仪器连接，将以太网技术用到石油测井中，具有传输速率高、数据传输误码率低的特点。
双探头设计中NaI晶体接收伽马射线经过运放滤波放大，由ADC1转换成数字信号输入到FPGA；CaF晶体接收阿尔法射线经过运放滤波放大，由ADC2转换成数字信号输入到FPGA；FPGA接收AM_ADC[11..0]信号数据，经过稳谱算法，输出DAC_CTL[11..0]到DAC，控制HV输出的高压值到PMT，从而实现稳谱目的；FPGA接收ADC[11..0]信号数据，经过脉冲成形，幅值分析，脉冲实时峰值计算及抗堆积算法，生成全谱数据，上传至通讯模块。
上述操作中，相比较传统测井仪，抗环境干扰能力更强，测量精度更高。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料过着特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (7)
1.一种基于全波采集自然伽马能谱测井仪，包括电源组件、探头组件、采集电路组件以及通讯组件，所述电源组件连接到探头组件、采集电路组件以及通讯组件，所述探头组件连接到电路采集组件，所述电路采集组件连接到通讯组件，其特征在于：所述探头组件包括主晶体、辅晶体、主光电倍增管以及辅光电倍增管，所述主晶体和辅晶体内嵌241Am源，所述主晶体连接主光电倍增管，所述采集电路组件包括高压模块和数据采集处理模块，所述数据采集处理模块设有脉冲前放电路、AD转换电路、DA转换电路以及FPGA采集处理电路，所述探头组件连接到脉冲前放电路，所述脉冲前放电路连接到AD转换电路，所述AD转换电路连接到FPGA采集电路，所述FPGA采集电路连接到DA转换电路，所述DA转换电路连接到高压模块，所述通讯组件设置有交换机芯片，所述辅晶体连接辅光电倍增管。
2.根据权利要求1所述的一种基于全波采集自然伽马能谱测井仪，其特征在于：所述主晶体为NaI晶体。
3.根据权利要求1所述的一种基于全波采集自然伽马能谱测井仪，其特征在于：所述辅晶体为CaF晶体。
4.根据权利要求1所述的一种基于全波采集自然伽马能谱测井仪，其特征在于：所述AD转换电路设有ADS801芯片，所述脉冲前放电路连接AD转换电路中的VINA引脚，所述ADS801芯片的OTR、BIT1-BIT12以及CLK引脚分别连接FPGA芯片中的AM_OTR、AM_D0-AM_D11以及CLKIN引脚。
5.根据权利要求1所述的一种基于全波采集自然伽马能谱测井仪，其特征在于：所述DA转换电路设有MX7541芯片，所述MX7541芯片的B1-12引脚分别连接FGPA中的HV11-HV0引脚，所述MX7541芯片的IOUT1引脚连接到高压模块，所述高压模块连接到光电倍增管。
6.根据权利要求1所述的一种基于全波采集自然伽马能谱测井仪，其特征在于：所述通讯组件通过SPI总线与数据采集处理模块交换数据。
7.根据权利要求1所述的一种基于全波采集自然伽马能谱测井仪，其特征在于：所述交换机芯片的接口处设置2对双绞线。
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| CN201720292334.XU CN206888970U (zh) | 2017-03-23 | 2017-03-23 | 一种基于全波采集自然伽马能谱测井仪 |
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| CN201720292334.XU Active CN206888970U (zh) | 2017-03-23 | 2017-03-23 | 一种基于全波采集自然伽马能谱测井仪 |
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| CN (1) | CN206888970U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113109858A (zh) * | 2021-04-13 | 2021-07-13 | 中北大学 | 一种高度集成的γ辐照探测器 |
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2017
- 2017-03-23 CN CN201720292334.XU patent/CN206888970U/zh active Active
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| CN113109858A (zh) * | 2021-04-13 | 2021-07-13 | 中北大学 | 一种高度集成的γ辐照探测器 |
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