陀螺测斜仪技术手册
控制伺服放大器的输入级是一个在参考频率上具有高开环增益，高共模抑制比的交流放大器。它的作用是放大差动电容传感器的位移信号并隔离信号传感器与电子线路之间的直接联系。
解调器把电容传感器信号的相位与基准振荡器信号进行比较，产生一个噪声极低的与检测质量组件位移成正比的输出。这一位移信号由直流功率放大器加以放大，最后加到读出采样电阻相串联代馋器线圈上，形成负反馈。
４．加速度计工作原理示意图
力矩器 采样电阻 信号电 阻 加速度 伺服 检测质量 外壳 电容传感器 电源 图３－6 加速度计工作原理示意图
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第四章 陀螺测斜仪的井下电源
4 .1 技术要求
井下电源负责为井下仪的各种设备供电，它将井上提供的高压转变成井下所需要的四组直流低压?５Ｖ、?１２Ｖ。井下电源要求具有以下几个特点：
１． 体积小、重量轻
由于井下空间有限，在工程中只给提供３８０ｍｍ（长度）Ｘ３０ｍｍ（直径）的圆柱形空间，因此，在满足电源指标的前提下，要求电路设计尽可能简单，使用元器件尽可能少。 ２． 工作环境温度在－２０℃-＋１２５℃
井下仪工作在井下近３０００米的地方，温度可达１２５℃，要求电源能正常工作，因此必须选用高温器件。 ３． 输入电流?３００ｍＡ
井上到井下是通过５０００米电缆连接的，电缆阻值约为１００?，如果电流过大，电缆损耗必将增大，所以要求电流不能过大。 ４． 要有较高的效率和稳定度
井下仪能否正常工作，跟电源的稳定度有直接关系，因此要求电源要有高稳定度。同时，要减少各种可能的损耗，提高电源的效率。 ５． 输出要求
? 输出＋５Ｖ电压：输出电流可达４００ｍＡ，误差?０．１Ｖ ? 输出－５Ｖ电压：输出电流可达４００ｍＡ，误差?０．１Ｖ ? 输出＋１２Ｖ电压：输出电流可达３００ｍＡ，误差?０．１Ｖ ? 输出－１２Ｖ电压：输出电流可达３００ｍＡ，误差?０．１Ｖ
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4 .2 开关电源介绍
根据井下电源的技术要求，选用隔离式开关电源来实现是较为理想的途径。开关电源是调整元件工作于开关状态的一种稳压电源，靠改变调整开关元件的导通与截止时间比例来调整输出而稳定电压，与其它线性电源相比，有效率高、体积小等优点。隔离式开关电源电路的共同特点就是具有高频变压器，直流稳压是从变压器次级绕组的脉冲电压整流滤波而来。
开关电源的基本功能方框图如图４-１所示。
辅助电路 AC 输入 RFI 滤波器 整流 滤波 高频变换 开关元件 高频隔离 变压器 输出 整流滤波 DC 输出 PWM 控制逻辑 图4 -1 隔离式开关电源的方框图
在图中，交流线路电压，无论是来自电网的，还是经过变压器降压的，首先要经过整流、滤波电路变成含有一定脉动电压成分的直流电压，然后进入高频变换部分。高频变换部分的核心是有一个高频功率开关元件，如开关晶体管、场效应管（ＭＯＳＦＥＴ）等元件，高频变换部分产生高频高压方波，所得到的高压方波送给隔离变压器的初级，在变压器的次级被感应出的电压经整流、滤波后就产生了低压直流。为了调节输出电压，使得在输入交流和输出负载发生变化时，输出电压能保持稳定，在这里采用一个叫做脉冲宽度调制器（ＰＷＭ）的电路，通过对输出电压采样，并把采样结果反馈给控制电路，控制电路把它与基准电压进行比较，根据比较结果来控制开关元件的开关时间比例（占空比），达到调整输出电压的目
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的。由于在方波的上升沿和下降沿有很多高次谐波，如果这些高次谐波反馈到输入交流线，就会对其它电子设备产生干扰，因此在交流输入端必须要设置无线频率干扰（ＲＦＩ）滤波器，把高频干扰减少到可接收的范围。
此外，为了使整个电路安全可靠的工作，还要设计辅助电路，主要包括过压、过流保护等。
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第五章 井下微机及电缆通讯系统
井下微机及通讯系统是以单片机为核心的微控制系统，它按接收到井上发来的命令完成对陀螺仪的控制、数据采集、编码/译码、向井上发回数据等功能。它包括微机通讯、Ａ／Ｄ采集、驱动电路、温度传感器、磁定位器等几个部分。
5 .1 设计思想及原始参数
设计思想：
由于井下空间体积的限制，要求电路在满足设计要求的情况下，电路尽可能的简单，也就是说，尽量去用软件资源去换取硬件资源的开支，本着这种设计思想，我们在设计上做了如下考虑：
? 由于通讯波特率要求不是很高，因此决定用软件实现井下系统与地面
系统之间的电缆通讯，通讯采用曼彻斯特ＩＩ码，半双工方式工作，波特率为３．４７２ＫＨｚ，这样不仅节省一片价格昂贵的专用曼码编译码芯片及其外围电路，而且也节省了空间，节约了开支。 ? 采用集成度高的Ａ／Ｄ采集芯片ＡＤ１６７４。这个芯片内部包含了
电压参考源，采样保持电路和时钟产生电路，只需要很少的控制电路就可以自行完成采集工作。
5 .2 电缆通讯
? 由于通讯波特率要求不是很高，因此采用高速单片机软件实现井下系
统与地面系统之间的曼彻斯特ＩＩ码半双工通讯。ＰＩＣ系列８位微控制器是一种采用精简指令集（ＲＩＳＣ）结构的高性能价格比的嵌
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