基于系統(tǒng)級(jí)封裝的高溫NMR測(cè)井儀電路研制.pdf

1、與常溫測(cè)井儀器相比，高溫測(cè)井儀器需要同時(shí)兼顧電氣性能與耐熱性能，其中電路的熱可靠性是其穩(wěn)定工作的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。提出一種采用系統(tǒng)級(jí)封裝(SiP)的方案來(lái)解決高溫核磁共振(NMR)測(cè)井儀器中電子電路可靠工作的問(wèn)題，對(duì)中國(guó)高溫測(cè)井儀器研制具有重要的里程碑意義。本文通過(guò)系統(tǒng)級(jí)封裝的熱設(shè)計(jì)與仿真，驗(yàn)證了系統(tǒng)級(jí)封裝具有低熱阻特性，最終由此設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)高溫核磁共振測(cè)井儀器中的兩大功能模塊，分別為鎖定放大器與脈沖序列發(fā)生器模塊。
　　高溫鎖定放大器主

2、要由低噪聲放大電路以及采集處理電路組成。文中對(duì)低噪聲放大電路的設(shè)計(jì)以及基于查找表的方式實(shí)現(xiàn)快速數(shù)字相敏檢波算法做出詳細(xì)分析。在高溫脈沖序列發(fā)生器的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，以輸出CPMG(Carr-Purcell-Meiboom-Gill)脈沖序列為例，文中對(duì)其內(nèi)部邏輯模塊與工作模式進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，并對(duì)其輸出的邏輯關(guān)系進(jìn)行時(shí)序仿真。
　　為了驗(yàn)證以上所設(shè)計(jì)的鎖定放大器與脈沖序列發(fā)生器的性能，進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)表明，200℃環(huán)境下鎖定放大器非

3、線性誤差不超過(guò)1.736％，增益穩(wěn)定在96.2dB，Q值高達(dá)1043，其頻帶特性的平方和誤差最大為0.0039，滿足設(shè)計(jì)要求。同樣，200℃環(huán)境下CPMG序列輸出穩(wěn)定，且脈沖上升沿延遲與下降沿延遲時(shí)間分別不超過(guò)3.2ns和3.35ns，且其關(guān)鍵路徑眼圖Q因子不低于15、眼圖誤碼率BER不超過(guò)10-50，滿足測(cè)井需求。
　　最后在實(shí)驗(yàn)室條件下以CuSO4溶液為樣品，對(duì)整體儀器進(jìn)行測(cè)前溫度實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)對(duì)比，200℃高溫下與常溫下測(cè)試回波