[发明专利]一种偶极子声波小信号处理装置

权利要求书

1.一种偶极子声波小信号处理装置，其特征在于包括：

一逻辑控制模块；

一前置接收模块，用于接收前端井下声波换能器产生的一对X方向声波信 号和一对Y方向声波信号，并进行阻抗匹配，将高输出阻抗的一对X方向声波 信号和一对Y方向声波信号变成低输出阻抗一对X方向声波信号和一对Y方向 声波信号，并输出；

一X/Y方向选择模块，用于接收前置接收模块输出的一对X方向声波信号 和一对Y方向声波信号，在逻辑控制模块的控制下，选择X方向或Y方向的一 对声波信号输出；

一差分放大模块，用于接收X/Y方向选择模块选出的一对X方向声波信号 或Y方向声波信号进行高CMRR的差分定值放大，并输出偶极差分放大信号， 实现双端转单端的功能，并抑制共模噪声；

一有源低通滤波器，用于接收差分放大模块输出的偶极差分放大信号，进行 两阶有源低通滤波，初步去除高频噪声，从而形成一路偶极波信号；

一反向加法器，用于接收前置接收模块输出的一对X方向声波信号和一对Y 方向声波信号，并进行反向相加，从而形成一路单极波信号；

一单/偶极模式选择模块，用于接收有源低通滤波器输出的偶极波信号和反 向加法器输出的单极波信号，在逻辑控制模块的控制下，选择偶极波信号或单 极波信号输出；

一衰减网络和数控放大器，用于在逻辑控制模块控制下，将单/偶极模式选 择模块的偶极波信号或单极波信号，进行衰减后放大，程控调节偶极波信号或 单极波信号的增益；

一有源带通滤波器，用于接收衰减网络和数控放大器输出的程控增益调节后 的偶极波信号或单极波信号，进一步滤除高频噪声；

一相位调节器，用于在逻辑控制模块的控制下，微调有源带通滤波器输出偶 极波信号或单极波信号波形初相位，使其与其他通道的偶极子声波小信号处理 装置输出的偶极波信号或单极波信号的相位关系，同输入时的声波信号与其他 通道输入声波信号的相位关系保持一致。

2.根据权利要求1所述的偶极子声波小信号处理装置，其特征在于，所述 的前置接收模块包括四路相同的同相放大器分别对X方向声波信号对和Y方向 声波信号对进行同相放大，将高输出阻抗声波信号变成低输出阻抗的声波信号；

所述的同相放大器由运算放大器、匹配电阻、负端接地电阻、反馈电阻以 及隔直电容构成；

高输出阻抗的声波信号接运算放大器的正输入端，匹配电阻接到运算放大 器的正输入端与地之间，负端接地电阻一端接运算放大器的负输入端，另一端 通过隔直电容与地连接，反馈电阻接运算放大器负输入端与输出端之间。

3.根据权利要求2所述的偶极子声波小信号处理装置，其特征在于，所述 的同相放大器的匹配电阻为5MΩ电阻，放大增益为2。

4.根据权利要求1所述的偶极子声波小信号处理装置，其特征在于，所述 的差分放大模块中，差分输入信号分别通过电阻R₁、R₂接到差分放大器的正负 输入端，正负输入端分别接有到地的电容C₁、C₂，电容C₁、C₂与电阻R₁、R₂分别构成一阶RC滤波器用以滤除部分高频噪声。

5.根据权利要求1所述的偶极子声波小信号处理装置，其特征在于，所述 的有源低通滤波器为典型二阶巴特沃兹结构低通滤波器。

6.根据权利要求1所述的偶极子声波小信号处理装置，其特征在于，所述 的反向加法器对前置接收模块输出的四路信号，即X方向声波信号、Y方向声 波信号反向相加，并在输入端采用一阶RC低通滤波，输出单极波信号；

反向加法器包括四路信号对应各路的叠加电阻、运算放大器、负反馈电阻、 正端匹配电阻以及低通滤波电容，叠加电阻一端接一运算放大器负端，另一端 分别接各路声波信号，负反馈电阻接到输出与运算放大器负端之间，正端匹配 电阻接到运算放大器正端与地之间，正端匹配电阻等于四路信号对应各路的叠 加电阻和负反馈电阻的并联值，运算放大器负反馈电阻及反向加法器叠加电阻 选取100～200Ω。

7.根据权利要求1所述的偶极子声波小信号处理装置，其特征在于，所述 的有源带通滤波器为四阶巴特沃兹结构带通滤波器，带宽为500Hz～23KHz。