数字自然能谱伽马测井仪常见故障解析

1 设备简介

数字自然伽马能谱测井仪EDST主要包括探测器、前置放大电路、PHA电路、控制电路、能谱分析电路、I/O电路、电源电路等部分。自然伽马能谱测井仪根据测量可以输出钾、铀、钍三条曲线和一条总伽马曲线，对分析地层沉积相不区分粘土矿物有很大作用[1]。

2 自然伽马能谱仪器的测量原理

自然伽马能谱仪器利用岩石中特定元素产生的伽玛射线(钾、铀、钍，能量特定)与闪烁晶体相互作用时，通过晶体和光电倍增管产生一个光电脉冲信号，这个脉冲信号被电路分析然后识别[1]。而自然伽马就是测量一定能量范围内所有伽玛射线的强度，能谱测量就是把这个波长范围内采集的伽玛信号按照特定的波长分析之后区别累计(对应于不同的能量道，也就是所谓谱数据)，并对谱数据加以区分并解析出钾、铀、钍元素[2]。

自然伽马能谱测井仪是一种沿着井眼剖面测量岩层自然放射性活度分布的测量仪器。测井时，闪烁晶体把地层伽马射线转化为光脉冲信号，由光电倍增管的光阴极转换为光电子，经光电倍增管放大后输出负电压脉冲，经幅度鉴别、分频、整形、功放，然后经电缆输送到地面[3]。

3 疑难故障解析及排除方法

3.1 EDST影响仪器串通讯

(1)故障现象。检查常规大满贯仪器，仪器串无法建立通讯，将EDST从仪器串中移除后，仪器串通讯正常建立。

(2)检测和维修方法。单独检查EDST仪器，仪器自身通讯也无法建立，通过对故障现象进行分析，认为EDST仪器影响大满贯仪器串的通讯。拆卸EDST仪器外壳抽出线路，对电子线路进行直观检查，发现电源板上的滤波电容C3和C6引脚和电容本体分离。滤波电容不仅使电源直流输出平滑稳定，降低了交变脉动电流对电子电路的影响，同时还可吸收电子电路工作过程中产生的电流波动和经由交流电源串入的干扰，使得电子电路的工作性能更加稳定。由于电源板上滤波电容C3和C6引脚与电容本体分离，电容在电路中没有发挥出相应的作用，导致交流电源串入仪器电路，仪器本身无法建立通讯，且影响仪器串的通讯。更换电源板上的C3和C6电容，并用道康宁RTV3145耐高温密封胶将电容本体固定在电源板上，防止仪器在井下或运输过程中剧烈震动导致电容引脚与电容本体分离，连地面测试，仪器串通讯正常。

3.2 M5通讯异常

(1)故障现象。对EDST仪器进行GR计数和能谱刻度，GR计数刻度正常，能谱刻度出现通讯错误。

(2)检测和维修方法。EDST数字自然伽马能谱测井仪可以同时测量GR计数和能谱曲线，GR计数数据量较小，通过M2通道传输，能谱数据量较大通过M5通道传输，GR计数刻度正常，能谱刻度通讯异常，对GR仪器M5通讯进行训练，发现示波器M5通道波形有较大杂波干扰信号，说明仪器的M5通讯存在问题。仪器M5通讯由能谱分析板上M5通讯编码电路U10( 6409)编码后，送入I/O板，经M5模式变压器耦合到仪器IB总线。拆卸仪器，抽出线路，按照信号流程，用示波器测量I/O板上M5通道的IC3(DS1633)芯片的输入和输出波形均异常，继续往前测量M5通道电路的波形，发现能谱分析板板上M5编解码芯片U10(6409)输出BOO和BZO波形异常，BOO和BZO为M5数据，U10输入正常。更换能谱分析板上U10芯片后，仪器M2和M5通讯均正常，GR计数和能谱刻度均正常通过。

3.3 GR计数偏高

(1)故障现象。EDST仪器通讯正常，GR计数偏高。

(2)检测和维修方法。仪器通讯正常，GR计数为110 API，正常此地区GR本底计数为50 API，对仪器进行FIT正常，怀疑EDST仪器GR计数处理电路故障或GR探头故障。拆开仪器，抽出线路，测量仪器的供电和高压管的高压均正常，示波器测量GR处理电路信号无异常，怀疑GR探头故障。拆开探头，仔细检查各个部件，碘化铯晶体与光电倍增管均正常，但发现探头引出的信号线SIG(白色)被挤破，如图1所示，干扰信号进入GR通道，导致GR计数偏高。更换白色信号线，重新焊接，连地面系统测试，GR计数正常，用伽马架对仪器进行刻度也正常。

图1 探头白色信号线被挤

3.4 GR计数和保温瓶温度异常偏高

(1)故障现象。GR仪器通讯正常，GR计数和保温瓶温度异常高，GR计数高达500 API，正常此地区GR本底计数为50 API，室温下GR仪器保温瓶温度为104 ℃。

(2)检测和维修方法。伽马计数和温度显示同时异常偏高，怀疑GR信号及温度处理电路故障或仪器供电故障。用万用表测量测量仪器供电，高压管的输入即CONTROLLER板上的电容C26两端，发现电压为0VDC，正常应为11VDC左右。继续测量电源板上的供电，发现-15VDC为-8VDC，+5VDC为3.3VDC，+15VDC正常。测量骨架上-15V三端稳压器-015输入为23VDC正常，骨架上+5V三端稳压器-05输入为10VDC正常，但-015和-05三端稳压器输出异常，说明三端稳压器工作异常。仪器供电异常，芯片供电异常，未达到芯片额定工作电压，芯片无法正常工作，导致GR计数和保温瓶温度异常偏高。更换仪器骨架上-15V的三端稳压器-015和+5V三端稳压器-05后，测量仪器电源都正常，GR计数为50 API正常，室温下保温瓶温度为20 ℃也正常。

文章来源：《林业科技通讯》 网址: http://www.lykjtx.cn/qikandaodu/2021/0804/1114.html