童然（中船重工第七一五研究所 浙江 杭州 310012）

由于SJC-10C水泥膠結(jié)綜合測(cè)井儀，需要以φ51mm外徑測(cè)量5-1/2”套管，所以，在儀器設(shè)計(jì)過程中，發(fā)射能量是避不開的問題。發(fā)射能量太小，就無(wú)法測(cè)量5-1/2”套管，而能量太大，則可能帶來很大的體波信號(hào)，影響測(cè)井效果。因此，試制一種合適的升壓脈沖變壓器就顯得很有必要。

一、換能器的選擇

為了提高儀器的發(fā)射能量，首先，需要選擇一種合適的換能器。由于條狀全向壓電陶瓷換能器，電極較少，發(fā)射電流不足，而為了增加發(fā)射能量，一味地提高發(fā)射電壓，將會(huì)導(dǎo)致電極之間打火，影響儀器性能。所以，我們采用全電極全向壓電陶瓷換能器，該換能器在電壓不變的情況下，可以產(chǎn)生充足的發(fā)射電流，提供足夠的發(fā)射能量。

二、鐵芯的選擇

鐵芯材料有很多種，有非晶的、超微晶的、硅鋼的、坡莫的、鐵基納米晶的等等。不同材料的鐵芯，都有不同的特性。發(fā)射升壓脈沖變壓器，需要的是高溫穩(wěn)定性好，有導(dǎo)磁率足夠的鐵芯。可以保證脈沖變壓器的初次級(jí)有足夠的電感量，同時(shí)，在高溫狀態(tài)下，不至于電感量變化很大，導(dǎo)致發(fā)射能量變化，影響換能器工作。由于環(huán)形硅鋼鐵芯具有較高的高溫穩(wěn)定性，成為升壓脈沖變壓器的首選鐵芯。另外，由于儀器外徑的限制，硅鋼環(huán)在繞好變壓器后，外徑不得大于34mm。這給變壓器的試制也提出了更高的要求。

三、脈沖變壓器和換能器的匹配

由于換能器采用的是全電極全向壓電陶瓷換能器，當(dāng)脈沖變壓器初級(jí)線圈扎數(shù)太少的時(shí)候，放電電流很大，在直流電源上產(chǎn)生很大的波動(dòng)干擾，而100V直流供電的儀器，電源上的波動(dòng)干擾會(huì)影響接收電路工作和CCL儀器工作。故需將線圈初級(jí)扎數(shù)變大，提高電感量和線電阻。

由線圈振蕩的諧振頻率公式f=1/(2π*(L*C) )可得，在諧振頻率不變的情況下，當(dāng)電容值降低時(shí)，電感量上升。我們將兩個(gè)發(fā)射換能器進(jìn)行串連，降低換能器的靜態(tài)電容，從而提高發(fā)射脈沖變壓器次級(jí)線圈的電感量，提高次級(jí)線圈扎數(shù)。諧振頻率公式給出的是個(gè)理論值，但是由于線圈中還存在阻抗匹配、漏感等因素的影響，所以實(shí)際線圈初次級(jí)扎數(shù)比需要進(jìn)行試驗(yàn)得出。

四、升壓脈沖變壓器的試制

升壓脈沖變壓器的試驗(yàn)如下：

1.初級(jí)雙線并繞，次級(jí)單線，初次級(jí)電感量比為1.38：228，初級(jí)放電電壓240V，次放電電壓為2580V。波形如圖1。但是，由于儀器的外徑限制，該線圈的外徑>34mm，故需修改線圈次級(jí)線徑。同時(shí)，放電時(shí)伴有二次放電現(xiàn)象。

圖1

2.次級(jí)線徑減少0.07mm，初級(jí)雙線并繞，次級(jí)單線，初次級(jí)電感量比為1.42：224，初級(jí)放電電壓240V，次放電電壓為2340V，與（1）相比，次級(jí)放電電壓略微下降，兩次的工作電流基本不變，線圈尺寸已經(jīng)符合儀器結(jié)構(gòu)要求。波形如圖2。但是，尚未解決二次放電現(xiàn)象。

圖2

3.用50mm高度鐵芯，初級(jí)雙線并繞，次級(jí)單線，初次級(jí)電感量比為4.78：1090，初級(jí)放電電壓240V，次放電電壓為3320V。二次放電現(xiàn)象消失，放電電壓提高至3000V以上，并且尺寸符合儀器結(jié)構(gòu)要求。波形如圖3。但由于該高度鐵芯存在生產(chǎn)上的困難，需進(jìn)行調(diào)整。

圖3

4.用兩個(gè)高度為30mm的鐵芯壘在一起進(jìn)行打包處理，再繞制變壓器。初級(jí)雙線并繞，次級(jí)單線，初次級(jí)電感量比為2.5：728，初級(jí)放電電壓240V，次放電電壓為3420V。波形如圖4。放電電壓3000V以上，并且尺寸符合儀器結(jié)構(gòu)要求。兩個(gè)并在一起的鐵芯，既保證了電感量，又解決了鐵芯生產(chǎn)加工難的問題。

圖4

經(jīng)過上述幾次試驗(yàn)后，最后方案（4）從參數(shù)性能和外徑尺寸方面都比較適合SJC-10C儀器的使用，既提高了發(fā)射能量，又不至于能量過高而造成體波信號(hào)過大，故采用方案進(jìn)行繞制升壓脈沖變壓器。SJC-10C在不加水槽情況下，檢測(cè)體波時(shí)，看到波形如圖5：

圖5

總結(jié)

新設(shè)計(jì)繞制的升壓脈沖變壓器，很好地匹配了SJC-10C水泥膠結(jié)綜合測(cè)井儀，不但滿足了其提高能量，適用于5-1/2”套管的要求，又避免了體波過大，對(duì)測(cè)井曲線的影響。能使SJC-10C在水平井測(cè)井中發(fā)揮了重要的作用。

[1]尹克寧.變壓器設(shè)計(jì)原理.中國(guó)電力出版社.2003.