石油勘探,数字地震仪和海啸探测器的模拟电路与高温精密电阻

 新闻资讯     |      2021-08-30 01:41
本文摘要:地震仪系统是在勘探石油和天然气以及观测地震和海啸方面最常用的方法,它利用诸如炸药、落锤或气枪等表面冲击能量源,将冲击波前引进大地,其效果类似于生产一个小规模的可控地震。虽然地质学家不十分确认有可能找到石油的明确清楚方位,但是他们的确告诉在特定类型的岩层中较为更容易寻找石油。它常常蕴含在非多孔岩石层之间的多孔岩石中。这些岩层一般来说在所谓的背斜中弯曲或交错向下,或向斜中交错向上。 在地球的填充结构中,比如石灰石、页岩或盐之间的界面中,每个停歇都构成光线能量。

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地震仪系统是在勘探石油和天然气以及观测地震和海啸方面最常用的方法,它利用诸如炸药、落锤或气枪等表面冲击能量源,将冲击波前引进大地,其效果类似于生产一个小规模的可控地震。虽然地质学家不十分确认有可能找到石油的明确清楚方位,但是他们的确告诉在特定类型的岩层中较为更容易寻找石油。它常常蕴含在非多孔岩石层之间的多孔岩石中。这些岩层一般来说在所谓的背斜中弯曲或交错向下,或向斜中交错向上。

在地球的填充结构中,比如石灰石、页岩或盐之间的界面中,每个停歇都构成光线能量。这种小能量被光线返回地震检波器观测的地表。地震检波器具备十分脆弱的传感器,可横跨相当大的距离。

当每个分层界面的较慢回响组抵达地表时,被缩放和记录。测量设备必需十分慢地按顺序转换灵敏度,以便波动最初深处的高能量回响并观测最强的大地深处的回响,不遗失传输过程中来自任何层的信号。此外,测量设备还必需没噪声,防止遗失最强的信号。

在修正地表层的风化和海拔高度、长时间回到、第一个抵达等因素后,通过对这些信号的计时和计量,就有可能分解一幅代表地球第一个大约5英里浅的横断面图。这些横断面表明出有向斜、背斜、地层圈闭以及有可能挤满了石油或天然气的其他结构。这台现场应用于过的宽带接收器和磁带驱动器上缩放并记录体现地震信号的数字地震设备利用了给定和并存的表面贴装的箔电阻器。

来自于威世箔电阻新的Z1系列BulkMetal高精度箔电阻器完全需要确保无噪声地运营。无论在高温高湿的丛林还是潮湿严寒的北极,它们都能在个别地震系统内或几个互相关联的系统之间获取可意识到的号召和十分准确的放大器追踪。在以后的分析过程中对信号修复后,仪器的放大器确保地质学家可以在这些精准的数据上建构他们的预测。

地震仪系统拒绝波动电阻器具备较慢号召的精度,以避免错失脉冲。他们必需对温度变化不脆弱,必需有极佳的比较追踪温飘,这样才可以长年意识到和再现增益设置和比率。电阻器还必需展现出出有非常低的电流噪声,以防止掩饰光线信号。

鉴于工作时有可能有很多信号输出地下通道,各放大器之间的光波一定十分密切,故放大器模块必需相互追踪。如果以后要对从世界各地搜集到的信息展开有意义的核对,要意味著符合这些拒绝,特别是在追踪方面。地震仪系统的核心是其放大器模块。高增益放大器可选择频率,从而必须十分大的自动增益掌控(AGC)的范围。

对这个单元明确提出的拒绝十分严苛。由于第一个精确测量的能量脑溢血是传输到地面,放大器必需再行太低信号,然后当体现地震能量的信号弱化时再行缩放。

设备中用于的放大器逻辑还包括增益级以及衰减器。一个电阻分压器网络容许在将信号波动或传送到第一个放大器的各个步骤中不存在信号波动,这各不相同放大器的输出范围。

增益电源自动控制波动量。然后,信号转入可以获取原始信号或类似于波动的另一个电阻衰减器。这个衰减器相连到第二级放大器。

以后的每个放大器级还包括一个可以获取准确波动或原始信号的电阻衰减器。虽然地震监测和海啸追踪仪基本上与石油测井设备完全相同的,但是其最初动力冲击是由大大自然导致的,而非人为导致的。Z1系列箔电阻器多达以前所有仪器电阻器的稳定性标准,它提升了温度稳定性、阻抗寿命稳定性以及防潮性的量级,所有这些在我们不能预测的全球气候方面显得更为关键。

这些新的基准水平的性能为设计工程师获取了搭起以前不有可能构建的仿真电路的工具,同时由于仍然必须在以前电路地下通道阶段仅有用作平稳或递归精度目的的校正电路,从而减少了大多数关键电路的成本。在箔技术之前,高频仪器应用于不能使用仪器金属膜电阻器,但是它们不如绕线电阻器精确和平稳,而绕线电阻器不具备较好的高频号召。新的Z1系列箔技术向设计人员巡礼了比绕线电阻器更加仪器的电阻元件,而且还合适高频和高温应用于。

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第四代威世箔电阻技术生产出有绕线电阻器不有可能构建的小型表面贴装电阻器,同时比薄膜电阻的准确性和稳定性还低。威世BulkMetal?箔电阻器的尺寸可以小至0603,作为板载二级标准,加装在设备的任何地方,甚至转入深度空间。新的Z1-FoilFRSM系列和SMR3P表面贴装片式电阻反映了创意的新技术。

如题:对于在高温环境下的可信运营,箔电阻器提高了风扇,提升了长年稳定性,在+240°C之下,2000小时误差仅有为±0.05%。在过去,电阻元件工程师企图通过减少元件内的固有形变提升电阻器的性能。

例如,在仪器的绕线电阻器中,他们尝试了多种方法用于充足的一维张力将线绕行好,而在骨架上成形后又增大了形变。这在生产构建时十分的艰难。然而,在实际电路中的应用于过程中冷却和循环后,该工艺无法防止形变转变电阻值。

薄膜电阻器没这个功能,因为必需将薄膜必要喷溅或沉积到基体上构成一个新的电阻核心区。因此,用于薄膜技术的工程师必需留意用于涂层和PCB维护该膜。箔电阻技术实质上通过反作用运用形变使力超过均衡,从而利用这些形变分解一个十分平稳的电阻器。如题:针对地震仪系统中的高精度,铝箔2、3、4电阻分压器和电阻分列,获取0.1ppm/°CTCR追踪和±0.005%电阻给定。

在其他技术方面,针对大数热平稳元件,制造商希望在电阻材料方面超过低于的电阻温度系数(TCR)。箔技术集中于在构建需要低于TCR的箔,但是该箔在普遍的温度范围内具备最线性的TCR并保证它在极为严苛的容差范围内再现。

可以在一个较为薄的维持与其合金原料完全相同分子结构的冷轧箔中超过TCR。这是箔电阻器的基础,因为箔必需在电阻器在其整个设计寿命中可能会遇上的任何温度范围上作为一个整体结构,具备相同和未知的线性膨胀系数。

在结构中下一个最重要的元素是将箔取出独有的平面基体的粘合剂。它必需耐受性高温、脉冲电源、水分入侵、冲击和振动、低温曝露、静电静电(ESD)等,而且依然使箔元件牢固地硬在基体上。

由于这些特点,箔电阻器的基本技术包括奠定箔技术的基本的形变补偿。威世仪器集团(VPG)研发的BulkMetal箔合金具备未知线性膨胀系数(LCE)的未知于是以TCR。将箔融合到也具备未知LCE的扁平陶瓷基板上,指定该基板用作所致箔中的预加形变。在这种结构中,在箔上产生了两个比较而立的起到。

第一个是随着温度下降箔片在阻值方面内在的减少,即一个于是以TCR。第二个是箔片粘接在基材上以至于被限定版着随基体变化,指定的这个基板的特定的线性膨胀系数LCE比箔的LCE小。因此,当这个制备的结构遭受温度上升时,由箔构成的电阻层则企图按照其固有的LCE收缩,但却被基体较小的收缩特性容许着。结果是,企图抵抗基材的约束力而收缩的箔遭受了被迫其电阻上升的压缩力。

在这种力的极致均衡中,由于温度增高而造成的电阻增大刚好抵销了由于某种程度的温度增高而造成的箔电阻的内在的阻值减少。最后产生了一个在-55°C至+225°C温度范围具备相似零的TCR0.2ppm/°C的电阻。

这种结构设计使得预加形变并未多达材料的胡克常数,因此,在整个阻抗寿命和应用于中保持平衡的电阻器稳定性,在设备的整个计划寿命期间将总电阻变化维持在0.05%以下。箔电阻器的扁平结构与表面的电阻材料(PCB前),有助微调电阻至其电阻值的独有的过程。在气密PCB诸如径向引线VHP100H系列或许多其它PCB结构中可实现较低至0.001%(10ppm)的容差。电阻元件是通过网格展开光转印的。

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这个网格包括一个具备几何比例的倒数环路,当倒数少量减少电阻而并未引发电流噪声、热点时,可以除去该环路。网格更进一步设计出在附近的路径具备偏移的电流,以尽量减少高频性能的互感和电容。用于这些基本的技术创新,可以构建许多有所不同配备的电阻器,其中还包括功率电阻器、电流检测电阻器、气密密封测量电阻器、带上形变隔绝柔性终端的表面贴装片式电阻器,以及在航空航天,医疗设备,过程控制,或更加多应用于在必须高精密电阻器、电阻排和微调电位器的任何地方。除了为电路设计工程师获取当今世界上最仪器和最平稳的电阻元件外,使用BulkMetal?箔电阻器Z1技术的表面贴装片式电阻器增大了电路和减少了功耗,将全部性能优点带入一个小至0603的电阻器中。

然而,增大电路面积引起了与热管理和意想不到的后果涉及的新的设计挑战,并在某些情况下对ESD更为脆弱。其中一个问题就是,只要在两种有所不同金属接合处不存在温差的地方之后有造成电压误差的热电动势(TEMF),比如内部电阻元件融合到电阻器的外部插槽处。不均匀分布的内部功率力学系统、被散热器冷却的插槽、以及沿导电路径中电路板的风扇路径和基板材料本身都会在电阻器上渐渐构成温差。

根据固有TCR和LCE设计的箔也具备较小的热电势0.05μV/°C。这种与众不同的技术不是作为找寻更加准确的新型电阻器的结果而来临,而是源于应变计应用于的形变分析物理学。当箔技术的发明者和研发人菲力克斯·拜德曼博士通过隔绝来自于在特定结构上有目的突发事件测量的所有外来影响来研发一种精确测量结构突发事件的方法时,早已在形变分析领域奠定了世界范围的尊重。

后来,这些完全相同的隔绝原则应用于到了电阻器应用于中,产生了一种比整个电阻器技术史上研发的任何电阻器都精确而平稳的新型电阻器。具备在箔和比以前更加耐高温的粘合剂拓展性能的新改良的独有工艺的细节,如前面所叙述。带上柔性插槽和工作温度超过+240°C的表面贴装电阻器也可做。

虽然通过均衡形变产生平稳电阻器的基本原则很好解读,只有极少数冶金企业有能力将金属合金冷轧到必须的那么厚,而且还不包括一旦转印后之后对电阻网格导致阻碍的微孔。坚硬的箔可以生产,但是他们容许了电阻范围,而且不享有均衡箔TCR的合理的LEC。最初,玻璃基板合适物理拒绝,但是迅速就证明,在充满著水分的环境中用于时不存在着可靠性方面的风险。

玻璃的权利离子与利用PCB的水分渗入带给的微粒融合,构成对箔的较低活性酸性转印,造成偶发故障。更进一步的研究指出扁平陶瓷基板不会避免这一问题,但是除了无缺失合金冷轧能力外,必须研发具备TCR和LCE合理均衡的新合金。

同时,怀疑论者应验,这样的设备没市场,因为“没有人必须这种出现异常准确的东西。”然而,对科学知识的渴望和挑战引发了赞德曼博士的兴趣,大大发展行进,坚信更佳的器件不会推展最差的终端设备所需的更加准确电路的发展。

今天,在航天、航空和医疗等最轻率的应用于中用于威世箔电阻器,随着Z1BulkMetal?箔FRSM表面加装仪器片式电阻近期的研发,它正在拓展改良的用作高温的,随温度变化的更高的电阻稳定性以及在干燥环境中的近似于零变化的性能水平。


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