集成电路反向分析范文

【关键词】三分量地震勘探技术地震仪器数字三分量检波器MEMS动态范围

中图分类号：G4文献标识码：A文章编号：1009-914X（2013）35-255-01

引言

地震数据采集是地震勘探工作的重要环节，采集资料的好坏直接影响勘探成果。三分量数字检波器技术是最新型全数字地震数据采集系统的关键技术，因此开展数字三分量地震勘探技术研究及其在海拉尔油田的应用，一是探讨利用数字检波器采集的三分量地震资料能否进一步提高海拉尔凹陷油层分辨率的潜力；二是探索利用数字检波器采集的三分量地震资料识别地质构造的潜力，提高储层岩性识别以及含油气储层预测的精度；三是要形成一套细致详实的数字三分量地震资料采集、处理、解释方法并制定相应的技术流程，同时，为大庆、海拉尔探区及其它地区油气勘探开发进行技术准备。

数字三分量检波器基本原理

三分量数字检波器由三个部分构成：电源支持和数据传输部分；接收垂直地震信号分量的电路以及接收两个水平分量地震信号的电路部分[3]。三分量数字检波器的数字检波电路部分都是基于微机电系统（MicroElectroMechanicalSystem简称MEMS）和用于力反馈用途的集成电路（ASIC）构成的。

MEMS系统是由单晶硅制成的惯性质量块电极系统。MEMS本质上是由两对固定电极和一块可移动的质量块电极构成的，可移动的质量块电极和固定电极之间形成了两个动态电容，当检测到信号时，可移动的质量块电极就会沿着工作轴的方向来回加速度运动，那么电极之间形成的电容间隙就会发生变化，产生不同的电容量，电容量变化的信息反馈到ASIC电路中，从而使ASIC电路产生一个力来平衡可移动质量块电极的运动，迫使质量块电极返回到零位置。这个平衡力在ASIC电路中被转换成一个电压值信号来阻止可移动质量块电极的运动，用于力反馈用途的集成电路主要用于伺服控制回路和∑的变换并输出24位数字信号[4]。

贝39井地区三分量设计关键思路

通过2008年的乌南三维资料分析，找到适于本区地震采集的技术方法，新采集资料频带较以往提高了15～20Hz，基本能满足地质任务要求。利用数字检波器接收，动态范围大，接收频谱宽，有利于进一步提高目的层资料的分辨率。在以上分析的基础上，对地震采集参数进行优化，采取以下具有针对行的采集设计思路，最终取得满足地质任务的地震资料。

采集思路：

（1）增大采集排列长度：提高主要目的层陡坡带的成像精度

（2）增加覆盖次数：提高目的层资料信噪比

（3）缩小面元：提高采样精度

（4）激发技术：追踪岩性逐点设计井深

（5）接收技术：采用数字检波器接收，提高分辨率

该区地势平坦，地表条件相对简单，但地下局部构造复杂，总的构造走向为北东向，主要断层的发育方向多为北东向。根据以往采集经验，沿倾向、尽量垂直断层和构造方向观测，地震信息丰富，对于准确落实构造形态较为有利。综合考虑地表及地下地震地质条件，观测方位角确定为129°，即垂直大断层和构造走向方向观测。线束观测系统野外施工、质量控制、资料处理都较为简单易行，考虑到本区静校正问题相对简单，因此本次勘探可以采用线束式。本区对速度分析精度要求较高，对岩性研究要求更均匀的方位角和偏移距分布，当炮排距较大时，为改善炮检距和方位角分布，应采用斜交式观测系统。斜交观测系统炮线间的转换是渐变的，有利于提高方位角和偏移距分布的均匀性。该区构造复杂，主要目的层埋深差异变化大，为保证对各个方向波场采样的对称，宜采用对称排列观测。该区断裂复杂，纵横向倾角均较大，速度变化较快，束线间排列滚动距离不宜过大，考虑到三维叠前偏移对空间采样的要求以及保证横向具有一定的覆盖次数，本次拟采用较多的接收线数。

根据地质任务中对采集的要求，运用求取的地球物理参数进行分析论证，分别计算出不同目的层所能达到的纵横向分辨率和要求的最高保护频率。

通过分析可以看出，达到本次采集对频率的要求，通过后期的处理，基本可以完成地质任务。

面元大小一方面直接影响资料的品质，另一方面对于勘探成本、勘探效益均有重要影响。由于该区地层倾角较大，断裂非常发育，局部构造复杂，绕射波和侧面波较为发育，而较小的面元尺度是提高资料纵横向分辨率的保证，有利于落实断裂细节特征，同时考虑到本区局部构造轴向特征不明显，纵横向地层倾角均较大，横向小断裂也较为发育，为提高资料纵横向分辨率、有效落实断裂位置，面元边长不宜过大。另外，基于对岩性的研究依赖于较高的横向分辨率，同样要求较小的面元。

根据以上的分析和论证，结合本次采集的地质任务主要目的层为T2-2及其以下地层，目的层倾角较大、断裂发育，对采集资料横向分辨率要求较高，不大于20m的面元可满足本次采集要求。

结束语

虽然我们对数字三分量检波器的应用取得了一定认识，但必须认识到应用数字检波器应该着眼于信噪比和分辨率的问题，为此需要对模拟检波器的组合方法进行认真的思考，避免因为组合而对最终资料产生不利影响；要重点考虑施工方法的进一步更新，尝试使用高采样率，使得在采集阶段能采集到更高频率的地震波，同时进行单炮和剖面处理综合分析。相信随着地震检波器的改进，影响地震勘探进一步发展的因素将会很大改观，必将为提升资料品质和提高勘探效益提供坚实的技术保证[35]。

参考文献：

[1]刘光林等.地震检波器的发展方向.勘探地球物理进展，2003，26（3）

[2]董世学，张春雨.地震检波器的性能与精确地震勘探[J].石油物探，2000，39（2）：124-130

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【关键词】核电站一回路系统故障诊断

1引言

机械设备的结构以及故障产生的机理日益复杂使得故障诊断技术应用于保护国民经济支柱产业的关键设备成为工业发展的必然趋势，核电工业尤其如此。作为安全、清洁、经济的能源，核电己被越来越多的国家政府和人们所认同。在我国，在核电机组的陆续建设和运行缓解我国现在的能源需求的同时，也对核电设备的安全性、可靠性提出了越来越高的要求。另一方面，系统和设备出现故障而造成的反应堆停堆会给核电站造成巨大的经济损失。所以无论是核电站安全性还是经济性的角度考虑，加强核电站系统设备状态监测与故障诊断技术的研发都具有重大意义。

2诊断对象

压水堆核电厂主要是由反应堆、一回路系统、二回路系统及其它辅助系统和设备组成。压水堆核电厂中具有放射性的一回路与不带放射性的二回路系统是分开的，通常把压水堆核电厂分为核岛和常规岛两大部分。核岛是指核的系统和设备部分；常规岛是指那些和常规火电厂相似的系统―和设备部分。

反应堆将堆芯核裂变放出的热能通过一回路冷却剂的循环带出反应堆并传递给二回路工质以产生蒸汽。现代商用压水堆核电厂反应堆一回路一般有二至四条并联在反应堆压力容器上的封闭环路。每一条环路由一台蒸汽发生器、一台或两台反应堆冷却剂泵及相应的管道组成，其中一个环路的热管段上通过波动管与一台稳压器相连。一回路内的高温高压含硼水，由反应堆冷却剂泵输送，流经反应堆堆芯，吸收了堆芯核裂变放出的热能，再进入蒸汽发生器，通传蒸汽发生器传热管壁降热量传给蒸汽发生器二次侧给水，然后再由反应堆冷却剂泵唧送回反应堆。如此循环往复，构成封闭回路。整个一回路系统设有一台稳压器。一回路系统的压力靠稳压器调节，且保持稳定。

核能安全利用的目标是放射性释放的潜在风险可控，其前提是保证核电站一回路系统各关键设备的安全运行。反应堆压力容器与管道对放射源有保存、封闭的作用，所以保障压力边界的完整性很重要。主泵是一回路系统能量传递的唯一动力源，其正常运行对反应堆安全运行意义重大。控制反应堆启、停的控制棒提升和插入顺畅。反应堆堆内部件繁多，需要及时发现并合理的处置可能的松动或脱落。在尽量提高核电站自身的固有可靠性的同时开展故障诊断研究，开展核电站一回路系统的故障诊断研究，及时发现故障，防止故障的恶化，保障核电站运行安全。

3研究现状

我国核电站故障诊断起步较晚，1988年清华大学核研院开始跟踪故障诊断专家系统学术动态，并于1993年利用故障树分析技术开发了核电站二回路故障诊断专家系统（FBOLES），并通过了模拟机验证。同年清华大学工程物理系开发了基于规则知识库的压水堆核电站运行故障诊断及处理专家系统ESPWR。90年代末期国内核电站及反应堆故障系统的研究逐步转向包括人工神经网络、模糊逻辑、遗传算法等的新型方法。清华大学核研院在其研究中加入了基于人工神经网络的快速预测，采用遗传算法的综合评价。重庆大学进行了使用因果图方法的核电站二回路故障诊断系统研究。尽管投入了大量的研究，但是具有其特殊性，目前能够面向核电站一回路系统的综合故障诊断系统非常少。国内上尚没有具有自主知识产权的并投入运行的核电站一回路系统综合故障诊断系统。

目前也有很多针对一回路系统某个设备的故障诊断系统，这是较接近工程实用的诊断研发方向。中国原子能研究院使用人工神经网络、小波分析、主成分分析等多种方法进行了针对试验快堆钠泵的故障诊断系统研究与开发。各大高校针对单个设备单一故障的特征提取、诊断方法研究进行了大量理论研究，但缺乏工程实用背景。总体看核电站一回路系统故障诊断研究和应用现状呈现出理论研究强，工程应用研究不够的问题。

4故障诊断策略

故障监测与诊断一般可分为信号采集、特征量提取、诊断知识获取与诊断决策四个主要步骤。选择合适的运行参数作为监测信号，信号处理提取数据特征量数据，利用人工智能获取诊断知识，最后利用诊断知识、模型等对在线或离线监测获得的运作状态数据进行诊断，并提出诊断决策建议。

核电站反应堆一回路系统是一个庞大而复杂的系统，其运行中涉及的监测参数很多，包括按照阵列排布的温度、压力参数、各设备的振动测量获得的大量振动特征参量……这些数据具有时变性、多尺度性、非线性以及维度大等特征，不同的监测和诊断目标下选择合理的监测参数和特征量需要进行反复地分析和斟酌。主要考虑那些对核反应堆的安全运行有着重要影响的参数作为监测参数，并考虑某些参数间的关系。面对到不同的设备的不同监测要求肯定会有不同的监测参数组合，我们的选择标准是：（1）可用性，容易采集表达；（2）完整性，能够充分描述对应设备的动态行为；（3）最小化，尽可能使参数数目最少；（4）敏感性，对设备的某些故障比较敏感。

特征量的提取是故障诊断过程中的一个关键步骤，需从监测的信号中分析提取出具有能代表故障特征的值的过程。准确的故障诊断依赖于良好的特征信息的提取，并直接的决定了故障诊断的效果。从时域分析、频域分析、小波分析、分形维度和经验模态等多中方法入手，找到最好的表征故障信息的特征参量是很有必要的。这些方法特征提取过程的共同依据是能量保持。在特征提取中要尽可能多的提取多的特征参量以免信息遗漏。特征量的提取只是初始数据集预备与转换过程中的第一步，它并不是进行诊断知识提取的最佳数据集，要对其进行许多转换得到更有用的特征量组合。为得到更好的特征量组合需对原始特征数据进行处理和分析，异常点分析、合适的样本容量，比率，标准化等都是最基本的，大型的数据集的简化、归约也是很有必要的，可以通过特征归约，熵度量，主成分分析，值归约，特征离散化技术等技术来实现。这些技术会帮助我们从纷繁的数据集中找到合适的用于故障诊断知识获取的特征量或其组合。

由于人工智能在处理复杂动态系统故障诊断中兼具有理论意和应用价值，所以将人工智能用于核电站的故障诊断系统成为越来越普遍的选择。基于人工智能的诊断知识的获取方法很多，以单一设备故障诊断为例，需要根据已有的异常状态信息对新监测数据的故障与否、故障类型、故障程度等做出判断，其实质可以看作是分类问题。可以采用的分类方法有如下一些：决策树分类法、基于规则分类法、最近邻分类法、朴素贝叶斯分类、神经网络分类法、支持向量机和粗糙集分类方法等等。无论采用哪种方法，基于人工智能的诊断知识的获取都是训练算法从样本特征数据中找到对故障类别进行良好分类准确度、并对新的数据具有好的泛化能力的诊断模型，也就是获取诊断知识的载体。在一回路压力边界完整性诊断知识获取中，可以基于声发射信号衰减和传感器阵列布置建立一个压力边界泄漏定位、定量解析模型，也就是泄漏诊断知识；在主泵故障诊断中可以基于支持向量建立各故障分类模型知识。

当对象从单一设备扩展到一回路这样一个复杂系统的综合故障诊断时，首先需要考虑系统各设备之间的关联关系对特征的提取与简化的影响，诊断知识的归纳与知识库的建立往往需要一个很长的积累过程，海量数据下如何提高诊断效率的问题也会凸显。

最后使用训练好的诊断模型对新的监测运行状态做出诊断，诊断结果一般包括故障类别置（或位）和故障程度，诊断结果可以指导运行操作人员结合管理流程，做出维修保障行动或决策。

针对核电站一回路系统的综合故障诊断技术研发成熟后，一般以一种操作人员的支持系统的方式服务于核电站一回路系统故障诊断，使得核电站一回路系统的运行中的故障诊断更容易、更准确，降低事故时的人因失误，并减轻事故给操作人员带来的压力，提高系统的可靠性和有效性。随着技术研发的进步，除单纯的故障诊断外，支持系统还可能扩展状态监测、故障预测、故障隔离、故障定位、规程指导等功能，所使用的方法也随着人工智能技术的广泛应用而越来越趋向于智能化。

集成电路反向分析范文篇3

关键词：RC正弦波振荡电路仿真

中图分类号：G712文献标识码：A文章编号：1673-9795（2013）06（b）-0000-00

1学情分析

我们知道，高职学生的学习起点比较低，他们更喜欢学习实在的能看得到的东西，而不是抽象的理论，他们喜欢自己搭建一个电路，而不是进行潮流计算。但是基本的理论我们还是必须要学的，比如《模拟电子技术》这门课是电子电气类专业的必修课，它的很多知识点都侧重于对波形的分析，对高职学生来说，理解起来尤为困难，他们不明白波形是如何一步步转换过来的，因此就要求我们教师对教学方法进行改革。

经过实践，在讲解《模拟电子技术》的知识点时，设计加入仿真实例分析（也可加入故障诊断），可以达到较好的效果。下面以RC桥式正弦波振荡电路为例进行仿真分析。

2RC桥式正弦波振荡电路的组成及振荡条件

正弦波产生电路广泛用于广播、通信、测量仪器和自动控制系统中。RC桥式正弦波振荡电路的电路结构如下图所示，其中，RC串并联网络既是选频网络，又是正反馈网络，反馈电压加到集成运放的同相输入端做为输入电压；、和集成运放构成负反馈放大器；

此外还有稳幅环节（非线性环节），R或用热敏电阻，或加二极管作为非线性环节。

电路能产生正弦波振荡的条件是：

起振条件是：

因为在产生振荡时，F=1/3，所以要求A=（1+/）略大于3。

图1RC桥式正弦波振荡电路结构

3RC桥式正弦波振荡电路的仿真分析

仿真软件采用Multisim10.0，RC桥式正弦波

振荡电路的仿真模型搭建如下，非线性环节采

用两个反向的二极管（两个反向二极管可以允许

正反两个方向的电流流过）和一个电阻并联的方式。

3.1二极管稳幅原理

在图中可以看出，负反馈放大倍数A=1+[+（//）]/（为二极管正向动态电阻）

电路刚刚起振时，输出电压幅值较小，二极管处于正向阻断状态，此时反馈电阻=+，只要+的值大于2，输出电压幅值就会不断加大，然后二极管会导通，此时=+（//），二极管动态电阻会随着输出电压的增大而减小，所以会减小，当=2时，输出幅值开始稳定，从而达到稳幅的目的。

3.2仿真分析

仿真模型的参数设置如上结构图，要特别注意的是+>2，但又不能太大。

起振波形如下图3；稳幅以后的波形如图4。

（1）输出信号的频率由RC串并联网络决定：

当=且时，，所以可通过修改RC串并联里的参数改变输出电压的频率。

（2）参数若选择不当，则会引起波形失真。比如修改=2，则输出电压会产生失真，如图5。

4结语

在课堂正常讲授过程中，加入仿真分析，通过清清楚楚的波形产生过程帮助学生理解正弦波振荡的条件及起振条件。通过改变参数，设置故障对学生进行知识点强化。经过实践，加入仿真分析的RC桥式正弦波振荡电路的教学方法，有助于学生对知识点的理解，受到学生的欢迎。

参考文献