井下NaI晶体探测器模拟前端电路的研究-论文.pdf

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1、电子测量技术第38卷第4期一删m～ELECTRONICMEASUREMENTTECHNOL0GY2015年4月井下Nal晶体探测器模拟前端电路的研究王辉庞希顺尚修盛(中海油田服务股份有限公司油田技术事业部三河065201)摘要：为提升NaI晶体探测器在井下应用时信号调理的可靠性，降低脉冲幅度亏损，提高信噪比和抗过载能力，提出了一种适用于井下应用的NaI晶体探测器模拟前端电路的设计。通过对NaI晶体探测器光电转换信号模型进行分析，结合石油测井应用中对)，光子脉冲幅度分析的技术要求，采用电荷前置放大器配合高精度温度传感器，基线恢复器，脉冲幅度放大器，低

2、通Sallen-Key滤波器构建精练电路，实现了模数(ADC)转换前0～4．5V范围内精密准高斯脉冲信号成形经实验测定，脉冲信号成形后信号通过率大于300kHz，脉冲展宽约6fs左右，可有效提升井下y射线能谱分析的可靠性、精确性。关键词：NaI晶体探测器}电荷前置放大器；低通Sallen-Key滤波器；脉冲幅度分析中图分类号：TN784文献标识码：A国家标准学科分类代码：510．10Studyonfront—endanalogcircuitfordown-holeNaIscintillationdetectorWangHuiPangXishunSh

3、angXiusheng(ChinaOilfieldServicesLimited，OilfieldTechnologyGroup，Sanhe，Hebei065201，China)Abstract：Inordertoenhancethereliabilityofsignalregulation，reduceamplitudeerror，improvetheSNRandtheantioverloadability，putsforwardthedesignofafront—endanalogcircuitsuitablefortheNaIscintill

4、ationdetectorindown—holeapplication．ThroughtheanalysisofconvertedsignalmodelofNaIscintillationdetectorandcombinedwiththetechnica1requirementsforthewellloggingapplicationofgammaphotonspulseamplitudeanalysis，adoptingchargepreamplifierwithhighprecisiontemperaturesensor，baselinere

5、storer，pulseamplitudeamplifierandSallen-Keyfiltertostructuretheconcisecircuit。toachievetheprecisionwaveformofquasiGausspulsesignalbeforeanalogtodigitalconversion(ADC)．Measuredbytheexperiment，theformingofnuclearpulsesignalthroughrateisgreaterthan300kHz，pulsewidthisabout6scaneff

6、ectivelyimprovethereliabilityandaccuracyofdown—holegammarayspectrumanalysis．Keywords：NaIscintillationdetector；Chargepreamplifier；low-passSallen-Keyfilter；Pulseamplitudeanalysis1引言2光电倍增管(PMT)输出信号分析NaI晶体探测器模拟前端电路是对探测器输出的核脉NaI晶体探测器传感部主要由NaI闪烁晶体和光电倍冲信号进行流压转换、峰值放大、准高斯成形等变换以匹配增组成。探测

7、器模拟前端电路主要围绕光电倍增管后级多道采集分析电路模数转换器输入电参数范围要求的(PMT)输出信号进行设计，因此对PMT输出信号进行分必要调理电路。]。目前模拟前端调理电路均采用多级信析至关重要。光电倍增管可以等效成为一个理想的电流号处理，电路繁杂，累积幅度亏损大，尤其在井下恶劣环境源，其输出电阻R。超过了10MQ，输出电容cn范围中运行，更易发生工作点漂移，信号阻抗变化，信号失真等2～20pF(具体大小与管子类型和线路布局相关)，光电倍问题，电路可靠性、精准性严重受限。本文在充分研究NaI增管输出等效电路如图1所示。晶体探测器光电转换输出信号模

8、型特点的基础上，通过精NaI闪烁体光强输出是一个含有时间常数的指数衰练信号调理级数，构建了一款适用于井下应用的NaI晶体减