负脉冲发生器及地面装置台设计-设计论文
MWD连续波井下脉冲发生器结构设计探讨
MWD连续波井下脉冲发生器结构设计探讨随着钻井工程技术的不断发展，井下井眼轨迹控制技术发展创新，随钻测量技术在工作中需要采集的数据与参数数量越来越多，对地上与井下之间的通讯质量与效率都提出了更高的要求。
连续波钻井液脉冲发射器技术的研发与制造可以在很大程度上提高信号传输的速率，对我国钻井工程及随钻测量技术具有积极的推动作用。
本文对连续波钻井液脉冲发射器的相关问题进行了简要论述，在结合笔者的工作实践的基础上，对连续波钻井液脉冲发射器的结构设计提出了几点建议，提高我国自主设计研发的脉冲发射器的信号传输效率，促进我国随钻测量技术及相关设备研发制造工作的创新发展提供参考。
标签：连续波钻进液;脉冲发射器;结构设计连续波钻井液脉冲发射器技术是在正脉冲信号、负脉冲信号发射器技术的基础上更为先进的一种发射技术，在信号的传输效率上有了较大的提高，研究连续波钻井液脉冲发射器的结构设计对于我国钻井随钻测量工作的提升具有重要的现实意义。
一、连续波钻井液脉冲发射器概述石油钻井过程中井眼轨迹控制技术直接影响钻井实施工作质量。
由于钻井工程往往需要钻入地下数千米的距离，在钻井设备与地上控制设备之间进行无线电信号传输过程中，电磁波信号在钻井中衰减比例高，信号采集及译码难度增大，因此，地面上与钻井下的信息传输是钻井井眼轨迹控制的核心技术，随着钻井液脉冲信号传输技术的出现，钻井信号传输技术实现了突破性的进展。
从我国目前石油钻井测量系统使用的技术来看，多数钻井都使用正脉冲发射器输出脉冲信号，信号输出效率较低，一般在0.5-3b每秒左右。
连续波钻井液脉冲发射器的理论传输效率则可以达到3-6b每秒，相较于正脉冲波发射器信号传输效率大大提高。
连续波钻井液脉冲发射器的核心部件由一个定子和一个转子组成，转子和定子上有多个叶片，通过调节转子与定子上叶片的重合角度控制相对位置中间的空隙可以调节通过叶片中间流体的大小，从而达到连续释放压力波的产生。
目前各科研机构对于连续拨脉冲发射器的优化设计主要有转子的优化设计、脉冲波信号接收系统优化等多种优化方式，对于信号输出的优化效果的提高都有不同程度的影响。
脉冲信号发生器设计
摘要：本实验是采用fpga方式基于Alter Cyclone2 EP2C5T144C8的简易脉冲信号发生器，可以实现输出一路周期1us到10ms，脉冲宽度：0.1us到周期-0.1us,时间分辨率为0.1us的脉冲信号，并且还能输出一路正弦信号（与脉冲信号同时输出）。
输出模式可分为连续触发和单次手动可预置数（0~9）触发，具有周期、脉宽、触发数等显示功能。
采用fpga计数实现的电路简化了电路结构并提高了射击精度，降低了电路功耗和资源成本。
关键词：FPGA；脉冲信号发生器；矩形脉冲；正弦信号；引言(一)方案设计与比较脉冲信号产生方案：方案一、采用专用DDS芯片的技术方案：目前已有多种专用DDS集成芯片可用，采用专用芯片可大大简化系统硬件制作难度，内部数字信号抖动小，输出信号指标高；但专用芯片控制方式比较固定，最大的缺点是进行脉宽控制，测量困难，无法进行外同步，不满足设计要求。
方案二、单片机法：利用单片机实现矩形脉冲，可以较方案以更简化外围硬件，节约成本，并且也可以实现灵活控制、能产生任意波形的信号发生器。
但是单片机的内部时钟一般是小于25Mhz，速度上无法满足设计要求，通过单片机产生脉冲至少需要三条指令，所需时间大于所要求的精度要求，故不可取。
方案二：FPGA法：利用了可编程逻辑器件的灵活性且资源丰富的特点，通过Quartus软件的设计编写，实现脉冲信号的产生及数控，并下载到试验箱中，这种方案电路简单、响应速度快、精度高、稳定性好故采用此种方案。
(二)理论分析与计算脉冲信号产生原理：输入量周期和脉宽，结合时钟频率，转换成两个计数器的容量，用来对周期和高电平的计时，输出即可产生脉冲信号。
脉冲信号的精度保证：时间分辨率0.1us，周期精度：+0.1%+0.05us，宽度精度：+0.1%+0.05us，为满足精度要求，所以所选时钟频率至少1/0.05us=20MHZ,由于试验箱上大于10MHZ只有50MHZ，故选时钟信号50MHZ，此时精度1/50MHZ=0.02us<0.05us，满足精度要求。
高压窄脉冲脉冲触发器论文(高压窄脉冲;RLC振荡;纳秒级;NEC555)
【摘要】脉冲技术在电力系统高压绝缘监测、激光技术、微波技术和电磁兼容性等试验方面得到了广泛的应用，如固体绝缘空间电荷分布的测试装置、超宽带（UWB）无线电通讯技术、电火花加工表面粗糙度检测和除尘技术等。
目前，产生这种纳秒级高压脉冲的方法有两种：第一，利用波传输的原理，这种方法能得到的脉冲波形电路简单，易于实现，但波形的对称性有待提高；第二，通过控制火化间隙放电得到窄脉冲，利用这种方法制成的脉冲源，其脉冲的频率不易调节，脉冲波形不稳定。
在本文中，研制的便携式纳秒级高压脉冲发生器中，以RLC振荡电路替换RC充电电路，通过控制MOSFET的导通和关断，使振荡回路中的电感上产生高压脉冲。
所制成的是一种高压窄脉冲发生器，具有输出脉冲宽度在20ns~100ns 可调，输出电压幅值在500～1000 V可调，且具体积小、重量轻、脉冲频率可调等优点。
关键词：高压窄脉冲；RLC振荡；纳秒级；NEC555目录1 引言 (3)2 脉冲发生器的种类和各自的优缺点 (5)2.1高压脉冲发生器 (5)2.1.1 高压脉冲发生工作原理 (5)2.1.2 高压脉冲形成电路 (5)2.1.3 高压脉冲发生器的优缺点 (6)2.2毫微秒脉冲发生器 (6)2.2.1 毫微秒脉冲发生器的原理 (7)2.2.2 毫微秒脉冲发生器的优缺点 (8)2.3基于单片机的高压脉冲发生器 (8)2.3.1 基于单片机的高压脉冲发生器原理 (9)2.3.1 基于单片机的高压脉冲发生器的优缺点 (10)2.4超短脉冲发生器 (10)2.4.1 超短脉冲发生器原理 (10)2.4.2 超短脉冲发生器的原理 (12)2.4.3 超短脉冲发生器的优缺点 (13)2.5直接耦合式高压脉冲电源 (13)2.5.1 直接耦合式高压脉冲电源原理 (14)2.5.2 直接耦合式高压脉冲电源优缺点 (15)2.6利用MOSFET产生纳秒级窄脉冲（半导体器件为开关） (15)3 集成555定时器的介绍 (17)3.1555定时器的电路结构与工作原理 (17)3.2555定时器内部结构简化图 (18)3.2.1 分压器： (18)3.2.2 比较器 (18)3.2.3 基本RS触发器 (19)3.2.4 放电器与输出缓冲器 (19)3.3集成555定时器的引脚介绍 (20)3.4集成555定时器构成的多谐振荡器 (21)3.4.1 多谐振荡器电路的构成 (21)3.4.2 振荡频率的估算 (22)3.4.3 多谐振荡器的功能及应用 (23)4 纳秒级高电压脉冲发生器的主电路设计及试验结果 (24)4.1高压脉冲装置的组成 (24)4.1.1 直流稳压电源部分 (24)4.1.2 高压脉冲成形电路 (25)4.2产生的脉冲形状及分析以及对此发生器的评价 (27)4.3开关电路的设计与试验 (28)4.4开关驱动电路设计 (32)4.4.1 开关驱动电路 (32)4.5主回路电路设计 (33)4.5.1 电路的仿真分析 (34)4.6电路参数的确定及实测结果 (35)4.6.1 电路参数对波形影响的分析 (35)4.6.2 实验结果及分析 (37)4.7结论 (37)5 总结 (38)致谢 (39)参考文献 (40)附录 (41)1 引言最近几年，随着科学技术的发展，人们研制出了新的测试技术，以迎接业界新标准快速发展所带来的挑战，例如各种信号发生器，半导体和通信技术，脉冲测试技术在许多领域中得到了广泛应用。
毕业设计(论文)-基于proteus的信号发生器的设计
基于proteus的信号发生器的设计摘要信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。
能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器，其频率范围可从几个微赫到几十兆赫，除供通信、仪表和自动控制系统测试用外，还广泛用于其他非电测量领域。
本设计是使用集成运算放大器设计的一种宽度可调的矩形波发生器。
它主要由反相输入的滞回比较器和RC电路组成，通过RC充、放电实现输出状态的自动转换。
而使电容的正向和反向充电时间常数不同，利用二极管的单向导电性引导电流流经不同的通路，就形成占空比可调的矩形波发生电路。
高频、低频和超低频信号发生器，大多使用文氏桥振荡电路，即RC振荡电路，通过改变电容和电阻值，改变频率。
用以上原理设计的信号发生器，其输出波形一般只有两种，即正弦波和脉冲波，其零点不可调。
而且价格也比较贵，一般在几百元左右。
在实际应用中，超低频波和高频波一般是不用的，一般用中频，即几十赫兹到几十千赫兹。
关键字：信号发生器、宽度可调、矩形波、锯齿波、时间常数1.概述在电子技术日新月异的形势下，信息技术随之迅猛发展。
信息是存在于客观世界的一种事物现象，人们正是通过信息的获取、存储、传输和处理等来不断认识和改造世界的。
而信号作为信息的载体，是指带有信息的随时间或其他自变量变化的物理量或物理现象，信号时使用极为广泛的基本概念，无论是在自然科学领域，还是在社会科学领域都存在大量的应用研究问题。
信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。
能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器，其频率范围可从几个微赫到几十兆赫，除供通信、仪表和自动控制系统测试用外，还广泛用于其他非电测量领域。
例如在通信、广播、电视系统中，都需要射频（高频）发射，这里的射频波就是载波，把音频（低频）、视频信号或脉冲信号运载出去，就需要能够产生高频的振荡器。
脉冲除尘器PLC控制设计-毕业设计(论文)
第 2页
毕业设计（论文）专用纸
摘要
本文介绍了工业脉冲除尘器控制系统的设计过程。文中首先对脉冲 除尘器在工业生产及对环境保护的意义、脉冲除尘器的组成和原理进行 了简单的介绍，然后使用 STEP 7 编程软件对脉冲除尘器控制程序的编 写；基于组态软件 WinCC 5.1 对脉冲除尘器的控制画面的设计并使用 MPI 实现 WinCC 与 PLC 的连接。系统采用 PLC 进行数据采集和系统控 制，可实现整条生产线的自动运行及各个除尘室独立手动控制。使用 RS-232 转 RS-485 的通讯线路实现 PLC 与工控机进行通讯，实现吸灰、 抖灰等功能。 关键词：脉冲除尘器控制系统，系统控制，人机界面 This article is to introduce the designing process of control system for industrial pulse dust catcher , Firstly , this article will briefly describe the significance for environment protection , structure and principle of industrial pulse dust catcher ； And then this paper will demonstrate control programming of industrial pulse dust catcher by using software SETP 7 . The designing of operator interface is based on configuration software is WinCC 5.1 , and the communication between WinCC and PLC is to be realized by MPI . This system is to utilize PLC to carry out data collection and system control , thus to enable automatic operation of whole production line and manual control of individual chambers of the catcher . Communication
简易脉冲发生器的设计与应用
简易脉冲发生器的设计与应用【摘要】设计了一种简单实用的脉冲发生器，可以手动和自动输出占空比可调单脉冲，也可输出工作时间和工作间隔可调的成组脉冲，该控制器制作简单，成本低廉。
【关键词】气枪;时间继电器;脉冲Abstract：Design a kind of simple and practical controller for the gas explosion source which can output the ratio-adjustable pulse，and also output the array-pulse .The controller is simple and cheap.Key words：gas-gun;time-relay;pulse引言水下高压气枪是产生声频、次声频物理场的一种声换能装置。
它是利用空气压缩机作为动力源，为高压气枪提供高压空气。
当高压空气进气枪内部储气室，并达到一定压力值时，其上配置的电磁阀接收电信号并开启，此时高压空气迅速向水中释放，形成大量的气泡，气泡在水中脉动产生次声和声场。
这种水下高压气枪的特点是间歇性向水中释放气泡，从而产生脉冲声波[1]。
脉冲发生器主要用于高压气枪电磁阀的控制，常规脉冲发生器需使用单片机编程控制输出，若需要控制器可以手动和自动输出占空比可调单脉冲，也可输出工作时间和工作间隔可调的成组脉冲，每次都需要单片机需要重新编程，使用起来极其不方便。
为此，本文设计了一种简单而易于实现的脉冲发生器的设计，该脉冲发生器可以实现手动和自动输出占空比可调单脉冲，也可输出工作时间和工作间隔可调的成组脉冲，且制作简单，成本低廉。
1.组成及工作原理如图1所示。
脉冲发生器由AC-DC电源1台、计时器3台、单刀双掷扭子开关K1、按钮指示开关K2、K3 、K4、K5、K6、K7、K8、K9、K10组成。
AC-DC电源负责提供计时器的供电（上电输出），同时提供气枪电磁阀驱动电源（CTL控制输出）;计时器3负责实现单脉冲控制信号输出，用于控制AC-DC的CTL，控制输出电磁阀驱动电源;计时器1配合计时器2负责实现成组脉冲控制信号输出，用于控制AC-DC的CTL控制输出电磁阀驱动电源;单刀双掷扭子开关K1用于左右舷气枪选择;按钮指示开关K3、K4用于脉冲控制信号输出类型启动;按钮开关K2用于交流电源总输入，其它开关用于对应计时器的暂停和复位。
正负脉宽数控调制信号发生器设计报告书
目录1.绪论 (1)1.1EDA和QuartusⅡ的简介及起源 (1)1.2 EDA的优势及其发展趋势 (2)2. 可自加载加法计数器的设计 (3)3.信号发生器设计过程 (5)3.1核心设计 (5)3.2 总体设计 (7)4. 软件仿真及硬件验证 (8)4.1软件仿真 (8)4.2 引脚锁定 (8)4.3 硬件验证 (9)5. 设计总结 (10)参考文献 (11)附录1 整体原理框图 (12)附录2 设计程序 (13)1.绪论1.1EDA和QuartusⅡ的简介及起源EDA是英文“electronic design automation”(电子自动化设计)的缩写，EDA技术是20世纪90年代迅速发展起来的，是现代电子设计的最新技术潮流，是综合现代电子技术和计算机技术的最新研究成果，是电子线路设计与分析的一门技术。
EDA包括电子线路的设计、计算机模拟仿真和电路分析及印制电路板的自动化设计三个方面的内容。
随着可编程逻辑器件迅速发展，出现了功能强大的全新的EDA工具。
具有较强描述能力的硬件描述语言(VHDL、Verilog HDL)及高性能综合工具的使用，使过去单功能电子产品开发转向系统级电子产品开发。
QuartusⅡ是Altera提供的FPGA/CPLD开发集成环境，Altera是世界上最大的可编程逻辑器件供应商之一。
QuartusⅡ是在21世纪初推出，是Altera前一代FPGA/CPLD集成开发环境MAX+plus Ⅱ的更新换代产品，其界面友好，使用环境便捷。
它提供了一种与结构无关的设计环境，使设计者能方便地进行设计输入、快速处理和器件编程。
QuartusⅡ设计工具完全支持VHDL、Verilog的设计流程，其内部嵌有VHDL、Verlog逻辑综合器。
QuartusⅡ包括模块化的编译器。
编译器包括的功能模块有分析/综合器（Analysis & Synthesis）、适配器（Fitter）、装配器（Assembler）、时序分析器（Timing Analyzer）、设计辅助模块（Design Assistant）、EDA网表文件生成器（EDA Netlist Writer）、编辑数据接口（Compiler Database Interface）等。
《基于MARX发生器的电磁脉冲抗扰系统的设计及应用》
《基于MARX发生器的电磁脉冲抗扰系统的设计及应用》一、引言随着现代电子技术的飞速发展，电磁脉冲（EMP）对电子设备和系统的干扰问题日益突出。
电磁脉冲抗扰系统作为保护电子设备免受电磁干扰的重要手段，其设计和应用显得尤为重要。
本文将介绍一种基于MARX发生器的电磁脉冲抗扰系统的设计及应用，以期为相关领域的研究和应用提供参考。
二、系统设计1. 系统概述本系统以MARX发生器为核心，通过产生高电压、大电流的电磁脉冲信号，对电子设备进行抗扰测试。
系统主要包括MARX 发生器、脉冲形成网络、能量输出电路、控制系统及测量装置等部分。
2. 核心部件设计（1）MARX发生器设计MARX发生器是本系统的核心部件，其作用是产生高电压、大电流的脉冲信号。
设计时需考虑其电压、电流的稳定性、可靠性及重复性等指标。
此外，还需考虑其与脉冲形成网络的配合，以确保脉冲信号的传输效率和准确性。
（2）脉冲形成网络设计脉冲形成网络用于将MARX发生器产生的脉冲信号进行整形和放大，以满足抗扰测试的需求。
设计时需考虑其响应速度、稳定性及抗干扰能力等因素。
3. 系统工作流程系统工作时，首先由控制系统发出指令，触发MARX发生器产生脉冲信号。
然后，脉冲信号通过脉冲形成网络进行整形和放大，再通过能量输出电路对电子设备进行抗扰测试。
在测试过程中，测量装置实时监测并记录数据，以便后续分析。
三、系统应用本系统可广泛应用于军事、航空、航天、船舶、电力等领域的电子设备抗扰测试。
在军事领域，可用于雷达、导弹制导等设备的抗干扰性能测试；在航空、航天领域，可用于飞机、卫星等设备的电磁兼容性测试；在船舶和电力领域，可用于船舶电力系统和变电站的电磁干扰防护。
四、实验与分析为验证本系统的性能，我们进行了多次实验。
实验结果表明，本系统能够产生稳定、可靠的电磁脉冲信号，且具有较高的重复性。
在抗扰测试中，本系统能够有效地模拟各种电磁干扰场景，为电子设备的抗干扰性能提供有力的测试手段。
《基于MARX发生器的电磁脉冲抗扰系统的设计及应用》
《基于MARX发生器的电磁脉冲抗扰系统的设计及应用》一、引言随着现代电子技术的飞速发展，电磁脉冲（EMP）对电子设备和系统的干扰问题日益突出。
电磁脉冲抗扰系统作为一种重要的防护手段，其设计和应用显得尤为重要。
本文将介绍一种基于MARX发生器的电磁脉冲抗扰系统的设计及应用，旨在提高电子设备和系统的抗干扰能力，保障其正常运行。
二、MARX发生器概述MARX发生器是一种能够产生高电压、大电流的脉冲发生器。
其工作原理是通过多个电容器串联，形成一个高电压脉冲序列，然后通过开关放电，产生高能量的电磁脉冲。
MARX发生器具有高能量、高重复频率、高稳定性等优点，被广泛应用于电磁脉冲抗扰系统的设计。
三、电磁脉冲抗扰系统的设计1. 系统架构设计基于MARX发生器的电磁脉冲抗扰系统主要由MARX发生器、脉冲形成网络、耦合装置、测量与控制系统等部分组成。
其中，MARX发生器负责产生高电压脉冲，脉冲形成网络负责将脉冲整形，耦合装置将电磁脉冲引入被保护设备，测量与控制系统则负责监控整个系统的运行状态。
2. 关键部件设计（1）MARX发生器设计：根据系统需求，设计合适数量的电容器串联，以及适当的开关和充电电路，以产生满足要求的电磁脉冲。
（2）脉冲形成网络设计：采用适当的传输线和元件，将MARX发生器产生的脉冲进行整形，以满足被保护设备的抗干扰需求。
（3）耦合装置设计：根据被保护设备的特性和电磁脉冲的参数，设计合适的耦合装置，将被保护设备与电磁脉冲抗扰系统连接起来。
四、系统应用基于MARX发生器的电磁脉冲抗扰系统可广泛应用于军事、航空、航天、铁路、电力等领域的电子设备和系统中。
在军事领域，该系统可用于提高武器系统的抗干扰能力，保障其正常运行；在航空、航天领域，该系统可用于保护飞机、卫星等设备的电子系统免受电磁干扰；在铁路、电力等领域，该系统可用于提高铁路信号系统、电力系统等关键设施的抗干扰能力，保障其安全稳定运行。
五、实验结果与分析通过实验验证，基于MARX发生器的电磁脉冲抗扰系统具有以下优点：1. 高能量：MARX发生器能够产生高能量的电磁脉冲，满足不同设备的抗干扰需求。
《基于MARX发生器的电磁脉冲抗扰系统的设计及应用》
《基于MARX发生器的电磁脉冲抗扰系统的设计及应用》一、引言随着现代电子技术的快速发展，电磁脉冲干扰问题日益突出，对电子设备的正常运行构成了严重威胁。
为应对这一问题，本文提出了一种基于MARX发生器的电磁脉冲抗扰系统设计，并详细探讨了其应用及实施效果。
二、MARX发生器简介MARX发生器是一种高压脉冲发生器，其基本原理是通过级联的电容器组和触发电路，产生高电压、大电流的电磁脉冲。
这种发生器具有输出脉冲幅度高、重复频率可调、能量可调等优点，因此在电磁脉冲抗扰系统中具有广泛的应用前景。
三、电磁脉冲抗扰系统设计1. 系统架构设计本系统主要由MARX发生器、脉冲形成网络、信号处理模块、控制模块和输出设备等部分组成。
其中，MARX发生器负责产生高电压、大电流的电磁脉冲；脉冲形成网络用于调整脉冲的宽度和形状；信号处理模块负责对接收到的信号进行滤波、放大和整形等处理；控制模块则负责整个系统的控制和协调。
2. 关键技术及参数设计（1）MARX发生器的设计：根据系统需求，选择合适的电容器组和触发电路，确保输出脉冲的幅度、重复频率和能量等参数满足要求。
（2）脉冲形成网络的设计：采用适当的电路结构和参数，使脉冲宽度和形状满足抗扰需求。
（3）信号处理模块的设计：选用高性能的滤波器、放大器和整形电路，确保信号处理的准确性和可靠性。
（4）控制模块的设计：采用微处理器或FPGA等控制器件，实现系统的自动化控制和数据处理。
四、系统应用本电磁脉冲抗扰系统可广泛应用于电力、交通、通信、军事等领域，对提高电子设备的抗干扰能力和可靠性具有重要意义。
具体应用场景包括：1. 电力行业：可用于变电站、输电线路等电力设备的电磁干扰防护，提高电力系统的稳定性和安全性。
2. 交通行业：可用于铁路、地铁等交通设备的电磁干扰防护，确保交通设备的正常运行和乘客的安全。
3. 通信行业：可用于基站、交换机等通信设备的电磁干扰防护，提高通信质量和可靠性。
4. 军事领域：可用于雷达、导弹等军事设备的电磁干扰防护，提高军事设备的作战能力和生存能力。
最新脉冲发生器课程设计
脉冲发生器一．设计题目脉冲发生器的设计二．主要技术指标脉冲信号发生器:频率2K-20K可调三．方案论证与选择NE555构成的单稳态电路（触发时间为一秒）单稳工作方式，它可分为3种。
见图示。
第1种（图1）是人工启动单稳，又因为定时电阻定时电容位置不同而分为2个不同的单元，并分别以1.1.1 和1.1.2为代号。
他们的输入端的形式，也就是电路的结构特点是：“RT-6.2-CT”和“CT-6.2-RT”。
图2-1 555人工启动单稳第2种（图2）是脉冲启动型单稳，也可以分为2个不同的单元。
他们的输入特点都是“RT-7.6-CT”，都是从2端输入。
1.2.1电路的2端不带任何元件，具有最简单的形式；1.2.2电路则带有一个RC微分电路。
图2-2 555脉冲启动单稳第3种（图3）是压控振荡器。
单稳型压控振荡器电路有很多，都比较复杂。
为简单起见，我们只把它分为2个不同单元。
不带任何辅助器件的电路为1.3.1；使用晶体管、运放放大器等辅助器件的电路为1.3.2。
图中列出了2个常用电路。
图2-3单稳型压控振荡电路四．系统总图图2-4 总体电路图波形发生器一、设计题目波形发生器的设计与制作二．主要技术指标输出频率为160Hz的正弦波、方波、三角波。
正弦波幅度10V；方波幅度6V;三角波幅度为4V。
三．方案论证及选择：正弦波:方案一、由R、C振荡电路产生，其中包括R、C串并联电路和R、C移相电路两种。
方案二、由L、C振荡电路产生。
方案三、由集成运放构成的RC桥式振荡电路产生。
包括放大、反馈、选频和稳幅等基本部分。
输出波形稳定性良好。
方波：方案一、方波可由NE555构成多谐振荡器来产生。
方案二、由运放构成的电压比较器，在运放的输出端引入限流电阻和两个背靠背的稳压管组成双向限幅方波产生电路。
三角波：方案一、由方波来产生：可以由NE555电路产生的方波或是集成运放产生的通过R、C积分来得到。
方案二、由同相输入迟滞比较器和积分器产生方案选择：通过对以上方案进行比较，我们选择的方案是：正弦波是由集成运放构成的RC 桥式振荡电路产生。
脉冲序列发生器设计
脉冲序列发生器设计LT2设计内容及技术要求1、设计并制作一个脉冲序列发生器，周期性的产生8位长度的任意脉冲序列，脉冲序列可以通过设置电路自由设置。
2、能够检测出设置的脉冲序列，在每出现一次设置的脉冲序列时，点亮一次LED；3、时钟脉冲周期为1HZ；4、对设置的脉冲序列值通过适当的方式进行指示；5、电源：220V/50HZ的工频交流电供电；6、（直流电源部分仅完成设计仅可，不需制作，用实验室提供的稳压电源调试，但要求设计的直流电源能够满足电路要求）7、按照以上要求设计电路，绘制电路图，对设计的的电路用Multisim或OrCAD/PspiceAD9进行仿真，用万用板焊接元器件，制作电路，完成调试、测试，撰写设计报告。
发挥部分：1、其他恰当的功能。
2.实验目的通过本次设计，进一步熟悉多谐振荡器、计数器、数据选择器的用法，掌握脉冲序列发生器的设计方法。
3.参考电路（1）设计方案周期性脉冲序列发生器的实现方法很多，可以由触发器构成，可以由计数器外加组合逻辑电路构成，可以有GAL构成，也可以由CPLD\FPGA构成等等。
本设计采用由计数器加多路数据选择器的设计法案，脉冲序列发生器原理框图如（1）图所示。
图（1）脉冲序列发生器原理框图（2）参考设计脉冲序列发生器需要一个时钟信号，可采用由TTL非门和石英晶体振荡器构成的串联式多谐振荡器产生时钟信号，如图（2）所示。
主电路部分如图（3）所示，图中74LS161和与非门构成十二进制计数器，为脉冲序列的宽度为12位。
4.实验内容按照实验要求设计电路，确定元器件型号和参数；用Multisim进行仿真，列出实验数据，画出输出信号及其他关键信号的波形；对实验数据和电路的工作情况进行分析，得出实验结论；写出收获和体会。
图（2）时钟信号产生电路图（2）主电路图主电路图（2）多谢振荡器介绍多谐振荡器是一种自激振荡电路。
因为没有稳定的工作状态，多谐振荡器也称为无稳态电路。
具体地说，如果一开始多谐振荡器处于0状态，那么它在0状态停留一段时间后将自动转入1状态，在1状态停留一段时间后又将自动转入0状态，如此周而复始，输出矩形波。
应用于磁光开关的正负交替脉冲发生器的设计
应用于磁光开关的正负交替脉冲发生器的设计阮剑剑;许英朝;朱文章【摘要】基于磁光开关的工作原理,利用晶体管的雪崩特性,设计了一种正负交替脉冲发生器,能产生正负交替转换的大电流脉冲,作用于螺线管线圈,产生高速磁场.通过螺线管内电流方向的转换,以改变磁光晶体外向磁场的方向,从而达到磁光开关光路转换的要求.设计的脉冲发生器产生的正负脉冲前沿时间约为3 ～5 ns,脉冲幅值为60 ～90 V,脉冲电流可达6A以上,产生的磁场远大于39 789 A/m,满足磁光开关的需求.【期刊名称】《厦门理工学院学报》【年(卷),期】2015(023)003【总页数】5页(P63-67)【关键词】磁光开关;磁光晶体;正负交替脉冲发生器;脉冲电流;雪崩晶体管【作者】阮剑剑;许英朝;朱文章【作者单位】厦门理工学院光电与通信工程学院,福建厦门361024;福建省光电信息材料与器件重点实验室,福建厦门361024;厦门理工学院光电与通信工程学院,福建厦门361024;福建省光电信息材料与器件重点实验室,福建厦门361024;厦门理工学院光电与通信工程学院,福建厦门361024;福建省光电信息材料与器件重点实验室,福建厦门361024【正文语种】中文【中图分类】O436.4光开关是全光网络中必不可少的关键器件之一，主要应用于光通信、光计算机、光信息处理和全光数据处理等领域.光开关的种类有很多，磁光开关是利用法拉第磁光效应的光开关.所谓磁光效应是指线偏振光透过放置在磁场中的磁光物质，沿着磁场方向传播时，光的偏振面发生旋转的一种现象，也称法拉第旋转.一般磁光材料中，法拉第旋转（用旋转角θF表示）和外加磁感强度B、样品长度L成正比，即θF=VBL，其中V是与材料特性、光的频率有关的常数，称为费尔德常数.因为磁场下电子的运动总附加有右旋的拉莫尔进动，当光的传播方向相反时，法拉第旋转角方向不倒转，而是往同一方向累加，所以法拉第效应为非互易效应.这种非互易特性在全光通信网络中是很重要的［1-3］.磁光开关主要是通过改变外加磁场的方向来改变磁光晶体内法拉第旋转角的方向，从而达到切换光路的目的.与其他光开关相比，磁光开关的优点是：开关速度快，功率低，没有移动部分，稳定可靠，工艺简单.其主要缺点是集成化难度大.近年来，随着全光网络的高速发展，磁光开关得到了越来越多的关注和研究［4-5］.因此，本文利用磁光开关的原理，设计了一种正负交替脉冲发生器，满足了磁光开关的要求.磁光开关的结构设计主要包括光路设计、脉冲发生器的设计和磁场结构的设计.本文中磁场结构采用螺线管线圈来产生外加磁场.磁光开关的总体结构设计框架图如图1所示.整个实验装置共分成4个模块，每一个模块都有其特定的功能，并且输出相应信号用于下一个模块工作.各个模块之间紧密配合，缺一不可.如图1所示，单片机AT89S52提供一个TTL触发信号用于触发脉冲发生器产生正负交替转换大电流脉冲，电流脉冲用于驱动螺线管线圏产生磁场磁化磁光晶体.通过单片机可以控制螺线管线圈内的脉冲电流方向，电流方向改变控制磁场方向的转变，从而控制磁光开关光路的转换.本文主要介绍的是脉冲发生器模块的设计，使其能产生一个正负交替转换的大电流脉冲［6-7］.磁光开光技术性能的高低，主要取决于所用的磁光材料性能，磁光材料选型的好坏直接影响到磁光开关的各项性能［8］.综合比较国内外各类磁光材料，本文最终选择了GRANOPT公司的是Bi-RIG（bismuth-substituted rare-earth iron garnet）磁光薄膜晶体.其中GSF（garnet saturation field）、GMF（garnet magnet-free）这两种型号是本项目实验用主要磁光薄膜晶体，它们的饱和磁场强度分别为15 915.6 A/m和39 789 A/m，法拉第旋转角度都为45°.GSF和GMF两种磁光薄膜晶体的磁化曲线如图2所示.由图2可知，GSF磁光薄膜晶体的磁化程度与外加磁场成线性关系，当He≥Hs时，GSF磁化饱和，并具有固定的法拉第旋转角，即45°.而GMF磁光薄膜晶体具有自保磁功能，即磁化后的GMF在撤去外加磁场后能继续保持其法拉第旋转效应，只有给GMF施加一个反向磁场，并使磁场强度大于饱和磁场，GMF才会反向旋转，即-45°.根据磁光晶体的磁化特性可知，磁光开关的运行不仅需要正向的外加磁场，还需要反向的磁场，即外加磁场需要正反向交替转换，这就要求作用于螺线管线圈的脉冲电流方向可以正负交替转换.因此，必须设计一个可正负交替转换的大电流脉冲发生器，以满足磁光开关的工作需求.3.1 单片机触发的脉冲发生器电路设计基于雪崩三极管的雪崩特性，本文设计了脉冲发生器电子线路.它需要输入一个TTL脉冲进行触发，文中采用单片机AT89S52产生TTL触发信号，这样产生的脉冲间隔可以通过单片机AT89S52自主控制.因为AT89S52产生的方波信号功率太小，不足于触发雪崩三极管，因此在AT89S52输出端口加上一个功率放大电路.当无脉冲信号输入时，雪崩三极管Q2处于截止状态，此时，电源电压Vc2对电容C3进行充电.当输入一个足够大的脉冲信号时，经过电容C1和电阻R2组成的微分电路，对雪崩三极管Q2进行触发，三极管雪崩击穿，产生快速增大的雪崩电流.电容C3上存储的电荷通过三极管Q2、电阻R7快速放电，产生一个脉冲.雪崩结束后，三极管截止，电源Vc2再次向电容C3充电［9-11］.本文设计的脉冲发生器的具体电子线路图见图3.当把负载电阻R7接于雪崩三极管的发射极上时，输出脉冲为一正脉冲；当把负载电阻R′7接于集电极上时，输出脉冲为一负脉冲.实验中，雪崩三极管Q2采用FMMT415，负载电阻为10 Ω，触发信号的间隔为1 ms时，得到的正脉冲和负脉冲波形图如图4.由图4可知，脉冲发生器产生的正负脉冲前沿时间约为3～5 ns，脉冲幅值为60～90 V，脉冲电流可达6 A以上，符合磁光开关的大电流需求.3.2 正负交替脉冲发生器电路设计根据单片机触发的脉冲电路，本文设计了如图5所示的正负交替脉冲发生器电子线路.其中线框内为省略的电路图，具体结构如图3所示.为了得到正负交替的脉冲，本文主要通过控制AT89S52产生的触发信号来实现.AT89S52的两个输出端口1和2分别产生脉冲周期为4 ms，脉冲宽度为1 ms的TTL触发脉冲，只是输出端口1的触发脉冲比端口2的延迟了1 ms，其实际示波器波形图如图6所示.波形1为端口1的输出信号，波形4为端口2的输出信号.当端口1输出一个触发脉冲时，端口2无触发信号，则电路中只有雪崩三极管Q3处于雪崩工作状态，因为此时负载电阻R7接于三极管Q3的集电极，所以得到一个负脉冲波形；而当端口2有触发脉冲输出时，端口1无触发信号，则电路中只有雪崩三极管Q4处于雪崩工作状态，此时负载电阻R7接于三极管Q4的发射极，因此得到一个正脉冲波形，正负脉冲相互交替产生.通过单片机AT89S52可以随意改变输出触发脉冲的脉冲间隔，以控制两个脉冲之间的时间间隔，得到符合需要的正负交替脉冲，从而满足磁光开关的需要.在磁光开关的光路设计中，本文控制的是光信号，因此，在实验过程中，为了方便测试和分析，采用光电探测器将光路中的光信号转变成电信号，再用TDS3054B型号示波器进行测量.将前面设计的正负交替脉冲发生器产生的正负脉冲驱动螺线管线圈，从而产生正负反向磁场对磁光晶体进行磁化.通过示波器测得的脉冲电流和光信号工作波形如图7所示.图7中波形1为作用于螺线管线圈上的脉冲电流波形，波形4为磁光开关某一输出端口的光信号.如图7所示，当螺线管中电流的方向改变时，磁场方向随之换相，晶体的磁化方向也随之发生改变，从而使输入的线偏振光偏振面发生不同方向的旋转，达到磁光开关动作的目的.根据磁光晶体的特性要求，利用雪崩晶体管的雪崩特性，本文设计了一种正负交替脉冲发生器，通过单片机AT89S52，可以自行设置脉冲转变的时间间隔，以满足磁光开关的要求.在后续的研究中，笔者主要将在以下2个方向对磁光开关进行改进：首先，继续测试和完善脉冲发生器的电路设计图，提高正负交替脉冲发生器的稳定性，从而提高磁光开关的稳定性；其次，开关时间是磁光开关的一个重要性能参数，这就需要提高脉冲前沿的上升和下降时间.采用雪崩三极管产生的脉冲电流前沿时间极限为2～3 ns，很难达到皮秒量级.目前实验室研究采用阶跃恢复二极管设计脉冲电路，从而使脉冲前沿时间可以提升至皮秒量级，但产生的脉冲电流幅值较小，还不能满足磁光开关的需求，有待进一步改进.【相关文献】［1］陈希明，梁斌.全光网络中的光开关技术及应用［J］.重庆邮电大学学报：自然科学版，2007，19（6）：702-705.［2］缪秀平.磁光效应及其应用［J］.科教导刊，2011（9）：245-246.［3］章春香，殷海荣，刘立营.磁光材料的典型效应及其应用［J］.磁性材料及器件，2008，39（3）：8-11.［4］张宁，纪越峰.光通信网络中的光开关技术［J］.光通信技术，2004（4）：7-10.［5］张怀武，薛刚.新一代磁光材料及器件研究进展［J］.中国材料进展，2009，28（5）：45-51.［6］周彩根.全光纤型磁光开关的设计［J］.江苏技术师范学院学报，2013，19（4）：50-53. ［7］崔保伟.磁光开关工作原理和设计方法［J］.机电元件，2011，31（4）：3-6.［8］房旭龙，杨青慧，张怀武.磁光材料及其在磁光开关中的应用［J］.磁性材料及器件，2013，44（1）：68-72.［9］肖尚辉，高曾辉，樊富有.基于雪崩效应的UWB窄脉冲产生方法［J］.西南科技大学学报：自然科学版，2004，19（3）：1-4.［10］朱娜，林久令，王广济，等.雪崩晶体管在纳秒脉冲驱动电路中的应用［J］.光电子技术与信息，2005，18（6）：29-32.［11］肖春芳，韩绪鹏.基于单片机控制的数字频率计设计［J］.电子设计工程，2012，20（1）：140-143.。
《基于MARX发生器的电磁脉冲抗扰系统的设计及应用》
《基于MARX发生器的电磁脉冲抗扰系统的设计及应用》一、引言随着现代电子技术的飞速发展，电磁脉冲（EMP）对电子设备和系统的干扰问题日益突出。
电磁脉冲抗扰系统作为一种重要的防护手段，其设计和应用显得尤为重要。
本文将介绍一种基于MARX发生器的电磁脉冲抗扰系统的设计及其实用性。
二、系统设计（一）系统架构基于MARX发生器的电磁脉冲抗扰系统主要由MARX发生器、能量传输网络、抗扰装置和控制系统四部分组成。
其中，MARX发生器负责产生高电压脉冲，能量传输网络负责将脉冲能量传输至抗扰装置，控制系统则负责整个系统的控制和协调。
（二）MARX发生器设计MARX发生器是本系统的核心部件，其作用是产生高电压脉冲。
设计时需考虑其电压等级、脉冲宽度、重复频率等参数。
通过优化电路结构，提高MARX发生器的效率，降低能耗。
（三）能量传输网络设计能量传输网络负责将MARX发生器产生的脉冲能量传输至抗扰装置。
设计时需考虑传输效率、损耗、抗干扰能力等因素。
采用合适的传输介质和结构，确保能量传输的稳定性和可靠性。
（四）抗扰装置设计抗扰装置是本系统的关键部件，用于抑制电磁脉冲对电子设备和系统的干扰。
设计时需根据具体应用场景和需求，选择合适的抗扰方式和手段。
例如，可采用滤波、屏蔽、隔离等措施，提高设备的抗扰能力。
（五）控制系统设计控制系统负责整个系统的控制和协调，包括脉冲产生、传输、抗扰等过程的控制。
设计时需考虑控制精度、响应速度、稳定性等因素。
采用先进的控制技术和算法，确保系统的稳定运行和高效性能。
三、系统应用（一）军事领域应用基于MARX发生器的电磁脉冲抗扰系统在军事领域具有广泛的应用前景。
例如，可用于军事装备的电磁防护，提高装备的抗干扰能力和作战性能。
同时，还可用于战场电磁环境监测和评估，为军事行动提供可靠的电磁环境保障。
（二）民用领域应用此外，该系统在民用领域也有广泛的应用。
例如，可用于电力、交通、通信等领域的电磁防护，提高设备和系统的稳定性和可靠性。
负电能源脉冲生电机项目可行性研究报告
负电能源脉冲生电机工程可行性研究分析报告（简）一、工程概述1 工程提要（1）工程名称：负（辐射）电能源脉冲生电机（以下简称负电能源生电机）工程（2）工程建设地点：北京（3）工程拥有和建设单位：北京百年星际能源科技有限公司（4）法人代表：施建鹏2、工程建设指导思想：按照国家十二五发展规划和节能减排计划，研发无污染、无烟尘排放、无消耗地下水和没有其它排放物污染地新型能源战略计划，负能源脉冲生电机地工程就是帮助我们真正实现零污染、零排放、低消耗、高产出地理想和愿望.3、工程建设技术路线：依靠现有地技术，研发新地生电机机型和组合，推广已经成熟地充电器等新地节能技术和产品，研究运用于各种生产需要地装置，让负电能源地技术和产品在世界上快速普及，降低石油、煤炭、木材等化学能源地使用量，减少对环境地污染.4、工程建设内容及规模：建立世界新能源城、新能源生产基地、国际新能源研究院、国际新能源研究开发示范区和产业园区、新能源产品展示厅、国际新能源论坛等基础设施，年生产能力为1000万台汽车专用生电机、100万台企业专用地生电机、1000万台家庭专用生电机.5、工程建设年限：2011年—2015年.6、工程环境保护：本工程无任何工业排放和环境污染.7、工程总投资和工程资金筹措：工程总投资1.2万亿元人民币，自筹和采用技术、资金入股地合作方式.8、工程占地面积和环境要求：工程分研发中心（包括和全国建立生产基地，总面积约30000亩地，基地总部和研发中心设在北京，生产基地和部分零部件加工放在沿海各省，其中研发中心和各生产基地占地15000亩.其中研发中心地理位置要求有水有树，离北京地距离不得大于50--80公里，交通便利，环境优美，周围没有污染源.9、新能源城地特色：研发各种型号和功能地负电能源生电机，城内一切能源均来源于自己生产地生电机，不用外界供应一度电、一滴油、一颗煤，全部取暖、车辆用电、制冷、生活用电、生产用电、研究用电和其它用电全部来自于生电机地电能.10、安排劳动力：安排劳动力30000人以上.11、投入效益：每年约收入4230亿元，利润1900亿元.二、负电能源简介1 关于负电能源（也叫辐射能源、发光能源），是发明家尼古拉.特斯拉（Nikola Tesla）发现地一种不同于正能源地新型能源.负能源能够产生比正能源更大地电流，用负能源产生地电流可以带动发动机、马达，可以产生同正电能源一样地功率，可以运用到目前正电能源可以运用地所有领域.这种负电能源地成果可以改变以往人们对电地认识，它会使人们进入一个全新地能源领域，同时带来新地能源产业革命.这个新地电气科学地发现具有深远地历史和现实意义，具有非常重要地意义，是改变世界环境地最重大发现，必将带来新地能源革命和技术革命.尼古拉.特斯拉地专利发明命名为“辐射电气脉冲”.负电能源用事实证明了，电子能量可以从真空中获取.负电能源地最佳储存方式是导入铅酸蓄电池，并可以进行贮存、转换、付出、运用，由于负电能源地导入，所以铅酸电池地硫化现象不再发生，从而延长了铅酸电池地使用寿命.负电能源地潜力是无限地，它必将会引起一场新地能源革命，这项发明让世界充满了新地希望.2、负电能源脉冲生电机：负电能源脉冲生电机与传统地发电机是两个截然不同地概念，它无须借助水、电、煤、石油、核能、风力或其他有偿能源，全部能源来自于空气中地负能源.负电能源运用磁力线地相互作用，吸收空气中地负电粒子，并把它转化为可用于实际生产地有效功率，从而成为一种新型地电能资源，这种来自空气之中地电力不需要任何化工能源、自然界地风能、太阳能、水能、空气压缩能和核能地推动，只要用极少量地动力推动一下，即可自行转动，并不断产生强大地电流，以供应人们正常使用.这应该是最环保、最清洁、最易取、最有效地能源，取之不尽、用之不竭.负电能源脉冲生电机采用电子控制技术，根据需要来进行生电，并根据铅蓄电池地容量进行自动控制生产.3、负电能源脉冲生电机地特点和特性（1）不需要任何辅助能源，使用地是廉价地空气.（2）发电地能量相当于或高于其它化学能、核能、风能和太阳能发电地功率.（3）产品体积小，占地面积少，可做成便携式.（4）生电机地使用范围：可广范用于汽车、轮船、火车、摩托车、电动车、家庭用电、制造企业和工厂，发电供电企业均可使用，对电力不足或缺电地边远山区和城市更为适合.（5）生电成本低廉，装备和使用成本低于其它能源产品.（6）适宜于目前所有电器设备，无须改变电器地结构和线路，只需接通电器电源，即可以运转.（7）没有任何废弃物地排放、没有噪音、没有气味、没有其它残留物、没有废水、没有垃圾产生，是最为清洁地能源.（8）可以实现电脑自动化控制.（9）产品简单，十分易于维护和修理.4、生电机地造价与配套成本（1）实现规模化和国产化后，生电机地成本就会降低，同比其它常规发电机制造成本要低很多（2）原有地供电系统、设备、电机、动力装置和电力供应线路系统均可兼用.（3）占用土地场地和其它资源较少，无须占用水资源、煤炭石油等化工资源.（4）技术先进，产品运行稳定，适合中国民情和国情.三、工程必要性和可行性1、能源危机已经成为未来世界最主要地危机，当今世界正处于能源紧缺，自然环境严重破坏恶化，人类生存受到严重威胁,大量化学能源如煤炭、石油和核能地使用,释放出大量地二氧化碳、二氧化硫和其它有害气体，加速了空气和环境恶化,大气温度提高导致更多地自然灾害发生,人类地生存面临着重大挑战.2、开发使用新能源迫在眉睫，目前人们踊跃开发新型能源，太阳能发电、风能发电、空气压缩混合式发电等清洁能源成为主流，但是由于转化率相对较低，生产使用成本较高，大面积地推广使用地可能性较小.3、负电能源生电机市场前景：由于负电能源生电机一次性投入，且成本不是很高，以后生电机开启使用成本微乎其微，可以长时间使用，可以运用到各个行业和家庭，其市场前景是十分辉煌地.4、工程来源于美国，我公司拥有该项发明地国际专利使用权和在中国区域及亚洲地区地生产销售权.5、产品已经过多年实验，已经装配到汽车、快艇、拖拉机、割草机、电动自行车等，并多次出席能源界召开地大型国际性会议，研发样机达到几十个品种.正在进入实际应用阶段.6、资源条件：生产负电能源生电机地原材料80%来自于国内市场和厂家，10%来自于国外进口，10%核心技术来自于企业内部.根据实际生产需要，将逐渐实行零部件国产化.其中金属元件占总零部件地30%，大部分来自于国内企业.7、市场电力需求：（1）2011年，全国需电量为4万亿千瓦时，其中广东省用电量1万亿千瓦，目前全国总缺电量为1万千瓦时.（2）各城市需电量不同，2011年总体趋势是缺电，严重地影响了经济发展.（3）全国现有小轿车1亿辆左右，摩托车1.3亿辆，大型载重车8000万辆，如果实行改造，需要花费十年时间.（4）各行各业需电量都在不断增长，供电形势不容乐观，建设新型电站势在必行，其前景十分广阔，市场潜力巨大.四、工程总体设计方案1、工程建设内容（1）建立世界新能源生产基地、国际新能源研究院、国际新能源研究开发示范区和产业园区、新能源产品展示厅、国际新能源论坛等基础设施，以及相应地配套设施.（2）建立一个年生产能力为1000万台汽车专用生电机、100万台企业专用地生电机、1000万台家庭专用生电机和1000万台电动摩托车用生电机地产业链.（3）开发研究可用于电脑、手机、手电等小型生电机，规范运用于人们生活地各个领域.（4）开发研究用于矿山、野外作业、深井作业、抗灾救援专用地生电机.（5）研发适宜于动力更强大地高速火车和动车、航天飞机、宇宙探测器、飞机、轮船等大型高科技技术生电机，同时研发可以集中建设电厂地大型生电机组.（6）配套餐饮、休闲、度假、养生、康复、理疗、培训、示范等多种产业.（7）要求各个产业园区内不使用外界任何电源，所有车辆、机械设备地动力、照明和其它设施所使用地电力都由自己生电机来供应，真正形成一个电地世界，世界地电.2、工程实施计划（1）2011年，落实资金，确定地址，引进充电器和生电机样机和图纸，进行产业园区规划，进行小规模化生产，投入边缘行业和边远地区以及适宜地企业内部使用.（2）2012年，首先是负能源充电器用于电动自行车，生电机生产工人进行培训，工厂开始投入部分型号地生电机试生产，进行产品技术鉴定、办理相关手续和许可证件，争取国家优惠政策.研发工作全面启动.（3）2013年，推出汽车专用生电机和组合生电机，用于企业生产使用.（4）2014年，企业运营进入正规化轨道，筹备国际能源论坛大会.（5）2015年，全面推向国内民用市场和国际市场.五、工程投资估算与资金筹措一、工程总投资总额：1.2万亿元人民币，分三期进行.1、第一期工程建设内容及规模：投资4000亿元人民币.（1）建设世界新能源生产基地即新能源城，占地3000亩，形成一个新型工业产业园区，引进世界最为先进地生产技术和设备，集中生产和管理，满足市场需求，大约投资2000亿元人民币，主要用于土地费用、厂房建造、各种研究场地建设、设备购置、配套设施地建造、服务设施、环境绿化、宿舍以及规划、成果鉴定、批准文件地编制、可行性报告编制、勘察设计费用、证照检验评审费用、技术人员地培训、出国培训、不可预见性地费用、国内公关费用等.（2）建设国际新能源研究院：总院下设分院，第一期计划设立小轿车生电机研究所，摩托车生电机研究所，电动自行车生电机研究所和新产品开发研究所.主要研究开发适合当前市场需要地常用车型用生电机.新产品开发研究所主要研究开发可用于大型载重汽车、牵引车、大卡车、轮船、摩托车、电动车、电脑、手机、家庭用、企业用和救援用地各种型号地生电机以及新产品样机地研发、其它新产品地开发费用，大约投资1000亿元人民币.（3）新能源产品展示厅：建筑面积大于5万平方M，可以把现在已经研发出来地各种型号地生电机样品进行适量地展出，并配以原来地使用化学能源、太阳能、水能、风能等生电机地实物.大约投资300亿人民币元.（4）筹备国际新能源论坛：会议中心，可以容纳2万人以上，辅助会议地餐厅、住宿用大酒店、乘车、娱乐中心、休闲中心、农产品观光采摘园、水上乐园等系列服务施舍以及邀请专家学者领导出席国际性会议地费用、国内和国际交流费用等，可以满足国际会议地基本要求，相当于海南省地博奥论坛.大约投资500亿元人民币.（5）基础设施：职工宿舍、职工食堂、办公大楼、专家住宅别墅、绿化、生活垃圾污水处理设施、美化环境、管理用信息系统地管理费用、信息费用、监管系列、娱乐中心、其它服务设施等，大约投资200亿元人民币.2、第二期工程建设内容及规模：投资6000亿元人民币.（1）根据需要扩大生产基地，组建国际新能源研究开发示范区和产业园区，占地面积6000亩，分散在各个产业基地.延伸产业链，加强和沿海省市合作生产力度，分别在不同地地区建设“生产关键部件（地点待选）”，“零配件”生产基地.比如：环首都经济圈，包括天津滨海新区；黄河三角洲（山东）经济带；徐州-连云港欧亚大陆桥桥头堡（江苏北部）经济区；长三角地江苏/浙江经济带；深圳/广州经济区等.大约投资4000亿元人民币.（2）研发适宜于动力更强大地高速火车和电动机车、航天飞机、宇宙探测器、飞机、轮船等大型高科技技术生电机，同时研发可以集中建设电厂地大型生电机组，以满足社会用电地需求.大约投资1500亿元人民币.（3）进一步完善基础服务设施，美化绿化各开发示范区和产业园区，扩大服务范围，组建相应地配套设施.大约投资300亿元人民币.（4）其它风险、利息、设计费、服务费、应酬费、公关费等需要200亿元人民币.3、第三期工程建设内容及规模：投资2000亿元人民币（根据需要，可能要扩大到5000亿元以上）.（1）第三期占地面积5000亩，主要用于扩大生产能力.大约投资1500亿元人民币（2）建立售后服务队伍，开展优质地售后服务.大约投资300亿元人民币.（3）研发生产大型生电机组，直接用于大中型城市地供电系统.大约投资200亿元人民币(实际生产另算).4、计划实施方案：根据事物发展规律，根据实际生产需要，资金投入可以按照生产进度进行合理控制.先期可以注入500亿元人民币，用于选择场地、办理各种证照和出国考察使用.5、资金筹措：自筹和采用技术、资金入股地合作方式.六、效益分析1、产量估算：产业链形成后，年可生产小轿车专用生电机1000万台；企业用中型生电机100万台；家庭用微型生电机1000万台；摩托专用型生电机1000万台.2、效益估算：小轿车专用生电机1000万台，每台售价2万元人民币，销售收入2000亿元人民币；企业用中型生电机100万台，每台20万元，销售收入2000亿元人民币；家庭用微型生电机1000万台，每台售价2000元计算，销售收入200亿元人民币；摩托车专用型生电机1000万台，每台售价300元，销售收入30亿元人民币，合计收入4230亿元人民币.3、成本：因为没有参照物，成本目前没有进行分析评估，本工程地基本利润率应该在50%之间，按照这种计算方式进行估算，税后利润应该在45%左右，年利润估计在1900亿元人民币.以后随着产品升级和大型化，利润具有很大地上升空间.4、社会效益：这是一次能源革命，其社会效益是无以伦比地，其产业链地延伸是无限地，它带给人类社会地不仅仅是能源革命，而且为人类地生存带来新地希望，对于保护地球环境、减少资源破坏、减少石油煤炭等化工燃料地使用，都起着积极地作用，它地社会效益是难以估算地.七、结论及建议本工程是前所未有地高科技工程，其发展前景是广阔地，它是一场能源革命，它将改变全人类地命运，它地发现是世界人类地福音，它地作用将会超越其它任何能源地作用，是值得我们付出努力和艰辛地.中国国际生态产业研究院北京诚得利科技开发中心2011年08月08日。
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负脉冲发生器及地面装置台设计摘要 : 随着钻井技术的不断发展，需随钻测量的井下参数越来越多，对测量的实时性要求也越来越高,本次设计依据负脉冲发生器的工作原理和特点，借鉴MWD 液压脉冲信号发生器的工作原理，对负脉冲发生器进行了新的结构设计。
重点对信号发生器进行了设计，选择了合适的直流电动机、电机驱动器、联轴器及机械密封装置。
最后简单介绍了发生器地面实验系统原理及地面实验系统整体组成，并对信号的干扰与衰减进行了简单的分析，提出避免干扰与衰减的处理方法。
关键词：随钻测量，负脉冲发生器原理结构设计，地面装置设计，信号分析与处理Negative pulse generator design ground station equipmentAbstract :With the continuous development of drilling technology required to measure downhole drilling parameters, more and more real-time requirements on the measurement have become more sophisticated, this negative pulse generator design based on principles and characteristics of the work, drawing on the hydraulic pulse MWD Signal generator works on the negative pulse generator a new structural design. Focus on the signal generator has been designed to select the appropriate DC motor, motor drive, coupling and mechanical seal. Finally, a brief ground test of the generator system of principles and the overall composition of the ground experiment system, and signal interference and attenuation of a simple analysis, to avoid interference and attenuation approach.Keywords: MWD, and negative pulse generator design principle, the ground device design, signal analysis and processing目录1. 绪论 (1)1.1 无线随钻测量系统研究发展状 (1)1.2无线随钻测量系统中信号传输方式的应用与研究现状 (4)1.3课题的研究目的及意义 (5)2. 负脉冲发生器的工作原理 (6)2.1 负脉冲发生器的基本工作原理 (6)2.2井下旋转控制系统的理论依据 (6)3. 负脉冲发生器控制系统结构设计 (8)3.1 井下旋转控制系统结构 (8)3.2 电动机的选择 (9)3.3 电动机的选择 (14)3.4 联轴器的选择 (14)3.5 机械密封的选择 (15)3.6、其他部分设计与计算 (17)4. 控制系统模拟调试 (26)4.1 负脉冲信号发生器地面实验系统原理 (26)4.2 地面实验系统整体组成 (26)4.3 控制系统的组成 (27)4.4 信号采集 (28)4.5、钻井液脉冲信号的影响因素 (29)4.6、信号的衰减因素分析 (30)4.7、其他影响因素 (30)4.8、信号处理 (31)5. 结论与研究展望 (33)5.1 结论 (33)5.2 研究展望 (33)6. 参考文献 (34)7. 致谢 (35)1. 绪论1.1 无线随钻测量系统研究发展状况在地质勘探和油气田的开发中,钻井的工作量逐年增加,深井和海上钻井益增多,钻井成本不断上升,这就促使人们把注意力集中到安全钻井和降低成本两个方面。
快速取得井下钻井数据的方法为这两个方面提供了最大的可能性。
在钻井工程中,最早是处于“盲目钻井”。
操作人员凭感觉和经验来推断井下情况。
而钻井效率,质量和安全等重要技术经济指标,主要是取决于操作者的技术水平和丰富经验程度。
至今这种状况有了很大的改变,但是钻井工人和地质人员还是依靠间接的地面参数,（如大钓负荷、转盘转速、扭矩、泥浆排量和泵压等）或事后的（中断钻井并起出钻柱或在完井阶段,再用钻柱、电缆或钢丝绳将测量仪器下入井内进行测量）测量,测得的井下参数和观察钻头磨损情况,机械钻速,钻屑和泥浆中的油气显示等来判断井下情况。
然而,随着钻井技术的不断发展,钻井工程正进入一个新的发展阶段一在钻进当中测量（随钻随测）的新时期。
所谓随钻随测（Measureing While Drilling简称为MWD）,即在钻井当中测井、测量或井眼遥测,更确切地讲是在钻进当中的井下检测。
目前,随钻随测的内容包括两类测量数据:第一类是关于安全钻井和经济效果的数据(井眼的斜度和方位、钻压、钻头扭矩、钻头工作情况、井底压力和流度、泥浆性质和动力钻具工况等)；第二类是实时测井和对地层评价的数据（岩层电阻率、伽傌射线、自然电位、中子密度、声速、导热性及其它）。
当前主要测量第一类数据,以满足钻井的需要。
该数据又分为三方面：安全、方向测量和控制（即定向钻井）、钻井效率。
其中前两方面最重要。
按照从井底到地面的不同传输方法,随钻随测技术主要有四种类型：1.泥浆脉冲传输系统；2.有线传输系统；3.声波传输系统；4.电磁传输系统。
其比较见表1。
目前,西方国家有四十多家公司在研究随钻随测系统,家公司有了试验方案,测量参数有限的随钻测量装置已用于生产（如井斜、方位等）,测量参数较多、传输能力较大的正处于野外试验的最后阶段,多功能的完善装置可能在今后几个月或几年的时间才能完成。
在今后五年,随钻测量装置获得成功与应用将使钻井工艺发生变化,到那时钻井工人和地质人员随时都可以了解到井下的情况,按照井下数据,控制钻井过程,达到钻井的最佳化。
随钻随测系统对钻井工程师和地质师的重要性完全相同。
在钻井现场,这种系统早已使用于测量有关井眼方位和倾斜角的数据,特别是在定向钻井中。
其它的钻井参数,例如钻压,钻挺扭矩和井下压力及温度测量,可帮助钻井工程师提高钻速和改进钻井效率,实现最佳化钻井。
随钻随测还有助于改善泥浆配制,并可更准确地选择套管鞋设置的层位,尽可能避免（减少）下技术套管或尾套管。
大大减少钻井中非有效时间并节省钻井费用。
随钻随测可以改善定向钻井的控制,使钻井效率得到提高,减少停歇时间。
估计随钻随测将提高钻井效率（降低成本）5~30%。
现在一个海上平台,通常要钻18~36口定向井,而每一口井将近测60次井斜方位,如果采用随钻测量可节省大量时间,约几十万美元。
根据资料计算,随钻随测如果提高钻井效率5%,西方国家每年就可以节省几亿至几十亿美元。
地质随钻测量仪器给地质师提供非常好的对比和识别断裂层、取芯点和下套管深度的数据。
做到一进入含油、气层地带就能及时识别出来,以便及时测试和取芯。
此外,电阻率测量对含油气地层提供定量分析的数据。
毫无疑问,随钻随测技术的首要价值就是获得数据及时。
现在可由当班司钻随时根据从井下得到的数据来控制钻进操作。
这样不仅效率高,而且安全和节约时间。
同样有重大意义的是：如果油井出事故,地层测井已获得的数据,可以作进一步分析更深地层的地质情况,以便合理地决定对油井的报废或重钻。
今后,随钻随测还将提供反馈电路,可以用作实现钻井全部自动化。
井下探测仪器还可以提供双向传输信号的能力,可以随时根据地面指令进行井下测量和操作。
随钻测量系统（MWD）能在钻进过程中自动连续测量井底附近的有关参数并传输到地面，进行计算机实时显示、存储、处理和打印，为下一步施工设计提供依据MWD 最大的优点是可实时地“看”到井下正在发生的情况，从井底测量参数到地面接收到数据只延误几分钟，所以可以改善决策过程。
在地质钻探、石油钻井中，特别是受控定向斜井和大位移水平井中，随钻测量系统是连续监测钻井轨迹、及时纠偏必不可少的工具。
MWD的信号传输方式分为有线（电缆）和无线两种。
电缆方式的优点是可直接向井内传感器供电，实现井内和地表设备之间的双向通讯，实时性好，数据传率高。
但电缆往往影响正常钻进过程。
无线方式不使用电缆，是定向钻井技术发展历程中的一个里程碑。
导向钻进和自动定向钻进等现代钻探技术都以无线方式为基础。
无线随钻测量仪一般有两大部分组成：一是地面系统，一般由地面接口箱、钻台显示器、上位机软件组成，其主要功能是把井下脉冲发生器传来的信号从立管压力中解读，计算测量参数，并显示给操作人员，指导定向钻井；二是井下部分，主要由测量控制短节、动力短节和信号传输短节组成，而液压脉冲信号发生器是信号传输短节的核心部分。
钻井液脉冲无线随钻测量仪器的信号传输方式是：首先将井下测量的电信号数据转换为机械信号，然后转换为压力脉冲信号，再以钻柱内的钻井液为介质带到地面，最后在地面接收脉冲信号并解码获取随钻参数。
随着受控定向斜井、分支井和大位移水平井等钻井技术的迅猛发展，美、俄、法、英的无线随钻测量技术日趋完善，其井内仪器已经系列化并大面积推广使用，如：（1）斯伦贝谢公司用新的SlimPulse回收式MWD系统解决了深水平井作业面临的高温、高压两大难题。
在意大利Villafortuua-Trecate油田，用SlimPulse MWD技术钻成了世界上最深的水平采油井。
最终井深达6421m，井斜角°，创造了在垂深6062m、斜角85°～90°的条件下水平钻进184m的世界纪录。
（2）Precision Drilling Computalog公司其恶劣环境MWD（HEL MWD）系统能在180℃，172Mpa的井下环境中稳定工作。
HEL 包括定向探测器、高温方位伽马仪、环境恶劣度测量和井眼/环空压力探测器。
HEL 系统已在墨西哥和美国进行了广泛的现场试验，在泥浆密度高达 1.87g/cm，井下温度超过170℃的井中成功作业。
（3）俄罗斯电磁波式MWD系统1987年研制成功后，曾在西伯利亚几个油田的20口井内50～2000m深度的井段进行了93个回次的生产试验。
与传统测斜仪的比较试验表明，其中75%的回次吻合的很好或较好，表明俄罗斯的该遥测系统已经满足工业要求。