微球測(cè)井儀屢燒檢波板厚膜電路的問(wèn)題解決

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微球測(cè)井儀以其獨(dú)到的測(cè)井模型在探測(cè)地層沖洗帶電阻率Rxo時(shí)效果很好，在當(dāng)今電法測(cè)井中大量使用。EMSF61XA微球測(cè)井儀的小信號(hào)檢測(cè)電路設(shè)計(jì)采用厚膜電路，簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu)，提高了儀器的工作可靠性。但EMSF61XA的纜芯復(fù)用設(shè)計(jì)卻引起儀器馬達(dá)供電意外進(jìn)入小信號(hào)檢測(cè)回路，出現(xiàn)EMSF61XA微球測(cè)井儀屢次損壞信號(hào)放大檢波板的厚膜集成電路[3]N1的問(wèn)題。這一問(wèn)題的出現(xiàn)引起了大量測(cè)井作業(yè)返工，影響了測(cè)井時(shí)效，引發(fā)了甲方的抱怨。另外，由于厚膜電路N1價(jià)格昂貴，所以也增大了設(shè)備的維修成本，這個(gè)問(wèn)題必須盡快解決。

1 原因分析

經(jīng)過(guò)對(duì)問(wèn)題的綜合分析統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，微球出現(xiàn)的該問(wèn)題主要是在儀器收開(kāi)腿時(shí)出現(xiàn)厚膜電路N1的損壞。

分析問(wèn)題主要原因如下：

EMSF61XA微球測(cè)井儀的信號(hào)通路和儀器收開(kāi)腿110 V直流電是通過(guò)繼電器K1分時(shí)復(fù)用[4]了儀器上部接頭的1，3#纜芯，如圖1左下所示。

圖1 EMSF61XA微球測(cè)井儀的信號(hào)流程圖Fig.1 Signal flowing of the EMSF61XA

1，3#芯的信號(hào)傳輸功能的實(shí)現(xiàn)：當(dāng)儀器有180 VAC供電時(shí)，B+對(duì)地有直流供電，K1繼電器處于NO（工作狀態(tài)），1#芯與Vm接通，1#芯對(duì)5#芯傳輸微球測(cè)量電壓值Vm；同樣3#芯與Im接通，3#芯對(duì)5#芯傳輸微球測(cè)量電壓值Im電流值。所以有180 V儀器交流供電時(shí)，1，3#芯用于傳輸測(cè)量信號(hào)。

1，3#芯的馬達(dá)供電功能的實(shí)現(xiàn)：當(dāng)儀器無(wú)180 VAC供電時(shí)，B+對(duì)地?zé)o直流供電，K1繼電器處于NC（復(fù)位狀態(tài)），1#芯與DC MOTOR（直流馬達(dá)）一端接通，3#芯與 DC MOTOR（直流馬達(dá)）另一端接通；在1#對(duì)3#纜芯上加110 V直流電，即可讓馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)儀器收開(kāi)腿。所以在儀器無(wú)180 V交流供電的情況下，1，3#芯用于儀器馬達(dá)供電收開(kāi)腿。

故障報(bào)告顯示：有3次故障正好是儀器在基地保養(yǎng)時(shí)出現(xiàn)。當(dāng)儀器做完保養(yǎng)和外部信號(hào)測(cè)試，儀器工作正常，對(duì)儀器進(jìn)行開(kāi)110 VDC馬達(dá)供電收腿，收腿中途發(fā)現(xiàn)馬達(dá)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，無(wú)馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)電流。重啟馬達(dá)供電，馬達(dá)電流又正常，繼續(xù)完成儀器收腿后，接下來(lái)給儀器供180 VAC交流電檢測(cè)儀器輸出信號(hào)時(shí)，發(fā)現(xiàn)Vm，Im輸出為零。結(jié)合電路圖1分析故障現(xiàn)象，鎖定了儀器收腿過(guò)程中因馬達(dá)電流較大而發(fā)熱，使繼電器K1觸點(diǎn)位置發(fā)生改變，這時(shí)110 VDC直流與馬達(dá)通路斷開(kāi)而到了儀器信號(hào)通路中，儀器110 VDC收腿供電直接進(jìn)入N1的信號(hào)回路將厚膜電路N1燒壞。

所以K1性能無(wú)法滿足要求是問(wèn)題的誘因，更換K1是必須的，由于K1需要較大的功率，儀器的位置空間也有限，更換K1后的電路N1被燒的風(fēng)險(xiǎn)仍在。在仔細(xì)分析電路后，發(fā)現(xiàn)通過(guò)繼電器K1分時(shí)復(fù)用儀器上部接頭的1，3#纜芯是問(wèn)題的根源，改變復(fù)用模式，將信號(hào)通路與直流馬達(dá)供電通路分開(kāi)是解決問(wèn)題的根本措施。

分析早期的儀器設(shè)計(jì)可知，采用復(fù)用方式是基于對(duì)EMSF61XA/DLL/CN/ZDL等測(cè)井儀器的模擬信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)字化短節(jié)ESAT61XA/XB的下部26芯接頭不夠用，不得已而采用的方法，根據(jù)最新的儀器組合，下部26芯接頭的許多纜芯已閑置不用，所以利用這些閑置纜芯去解決EMSF61XA的1，3#的信號(hào)傳輸及馬達(dá)收開(kāi)腿功能的分時(shí)復(fù)用是可行的。

仔細(xì)分析該改進(jìn)方案后，決定對(duì)儀器信號(hào)及馬達(dá)供電通路進(jìn)行改進(jìn)。

2 電路改進(jìn)方案

微球儀器收開(kāi)腿供電采用原供電電路，讓EMSF61XA/XB輸出信號(hào)EM，IM改變輸出通路，測(cè)量信號(hào)分別從上部接頭的13&18，12&18輸出。這樣就可以避免110 VDC收開(kāi)腿供電進(jìn)入N1，損壞厚膜電路N1。

同時(shí)，對(duì)數(shù)字化短節(jié)ESAT61XA/XB的下部26芯接頭也做相應(yīng)的信道調(diào)整，以與修改后的EMSF61XA信道相對(duì)應(yīng)。

3 電路改進(jìn)實(shí)施步驟

3.1EMSF61XA的修改

由于微球輸出信號(hào)線（pig tail）中7、8、9號(hào)芯這3根信號(hào)線空著沒(méi)用，所以12#、13#、18#芯就借用這3根線：把輸出信號(hào)線（pig tail）的 7#、8#、9#這 3個(gè)芯從上部接頭拔出插到12#、13#、18# 芯上，這樣輸出信號(hào)線（pig tail）就不需增加信號(hào)纜芯。

修改EMSF61XA步驟如下，參考如圖2所示。

圖2 EMSF61XA EM，IM信號(hào)輸出線路修改連線圖Fig.2 Modification of the routing of EM，IM signal in EMSF61XA

把微球AP01 TEMINAL板上的繼電器K1，K2及相關(guān)的信號(hào)輸出連線做修改：在AP01板上，斷開(kāi) K2上的1#腳與Term X9，X9直接引到豬尾巴18#芯上；斷開(kāi)K2上的8號(hào)腳與Term X6，將X6直接引到豬尾巴13#號(hào)芯上，實(shí)現(xiàn) Vm從上部接頭的13#芯輸出；斷開(kāi)K1上的5號(hào)腳與X1，將X1直接引到豬尾巴12#號(hào)芯上，實(shí)現(xiàn)Im從上部接頭的12#芯輸出。

修改后的信號(hào)纜芯分配：

13#：EM （原來(lái)的 1#芯）

12#：IM（原來(lái)的 3#芯）

18#:COM（原來(lái)的5#芯）

1#，3#，5#芯與馬達(dá)收開(kāi)腿及換擋的相關(guān)的信號(hào)通路保持不變。

3.2 數(shù)字化短節(jié)ESAT61XA/XB的信號(hào)通路修改

微球儀器做了修改，則對(duì)微球信號(hào)進(jìn)行A/D數(shù)字化[5]的ESAT61XA/XB儀器的輸入信號(hào)通路也必須做相應(yīng)的修改，將原來(lái)的信號(hào)輸入從1#，3#對(duì)5#纜芯改到13#，12#對(duì)18#纜芯。由于ESAT61XA和ESAT61XB電路變化較大，下面分開(kāi)講解修改步驟。

3.2.1 ESAT61XB的修改步驟

ESAT61XA的修改如圖3所示。

從微球儀器上部接頭的 12#，13#，18#到 ESAT61XB下部接頭對(duì)應(yīng)的12#，13#，18#，進(jìn)入接頭后直接連到BUS板（9104-E-0004）上的J3和J4。原來(lái) 12#、13#是用于傳輸中子測(cè)井儀的LSN和SSN脈沖信號(hào)的，從BUS板上引到脈沖板上進(jìn)行處理，現(xiàn)在已經(jīng)不用了，所以用來(lái)傳送EM，IM。而18#芯和5#芯在繼電器板上是接在一起的，所以不需要修改。修改時(shí)把下部接頭的12#，13#從BUS板上焊下后，改接到繼電器板上 A1 和 A2（即 12#—A2；13#—A1）。 這樣 12#、13# 的信號(hào)就繞過(guò)繼電器板直接進(jìn)入模擬通道板，沒(méi)有受繼電器板的影響。達(dá)到信號(hào)通路和電壓通路相互不影響，保證儀器正常工作，完成ESAT61XB修改。

圖3 ESAT61XB信號(hào)通路修改連線圖Fig.3 Modification of the routing of EM，IM signal in ESAT61XB

圖4 ESAT61XA信號(hào)通路修改連線圖Fig.4 Modification of the routing of EM，IM signal in ESAT61XA

在ESAT61XB下部連接修改后的EMSF61XA進(jìn)行信號(hào)測(cè)試，Vm，Im信道的信號(hào)采集正常，對(duì)EMSF61XA進(jìn)行的刻度順利通過(guò)。

3.2.2 ESAT61XA的修改步驟

ESAT61XA的修改如圖4所示。

修改前，從ESAT61XA下部26芯接頭的12#，13#信號(hào)線直接進(jìn)入 TERMINAL BOARD[6]（B-149449）的 JF，而 18# 芯和5#芯在繼電器板上是接在一起的，所以不需要做修改。修改時(shí)把 12#，13#芯從 TERMINAL BOARD上的 JF的 2，3引腳斷開(kāi)，把13#，12#直接引到TERMINAL BOARD上JD的A1和A2上，13#接到JD-1腳，12#接到JD-2腳，完成了ESAT61XA的修改。

在ESAT61XA下部連接修改后的EMSF61XA進(jìn)行信號(hào)測(cè)試，Em，Im信道的信號(hào)采集正常，對(duì)EMSF61XA進(jìn)行的刻度順利通過(guò)。

由于ESAT61XA/B的修改只是把12#、13#芯的信號(hào)并聯(lián)接到繼電器板上的A2、A1通道而沒(méi)有影響原來(lái)的輸入信號(hào)通路。所以修改后的ESAT61XA/B仍然可以掛接微側(cè)向測(cè)井儀3104XA和沒(méi)做修改的EMSF61XA微球測(cè)井儀。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)EMSF61XA微球測(cè)井儀的修改，儀器小信號(hào)檢測(cè)輸出通路和馬達(dá)供電通路實(shí)現(xiàn)了完全隔離，既保證了馬達(dá)供電回路的可靠連接，又確保了儀器小信號(hào)輸出通路與大功率供電的可靠隔離，大大提高了小信號(hào)輸出的信噪比。修改后的EMSF61XA微球測(cè)井儀的32井次的正常測(cè)井作業(yè)，消除了甲方的抱怨，也充分顯示了該修改的有效性。

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