本200℃高溫MWD（隨鉆測量）專用電路系統，是為極端井下環境設計的核心電子系統。本文的全部產品由青島智騰微電子有限公司自主研制，其中的電路模塊均采用MCM厚膜混合集成電路工藝和封裝技術，確保在200℃高溫及高壓、強振動的惡劣工況下穩定運行。整個系統由一系列功能模塊高度集成，協同工作，精確完成地質參數測量、井下工具控制及數據上傳任務。

該系統主要包含以下幾大核心功能模塊：

（1）200℃定向傳感器采集模塊：

作為系統的“感知器官”，此模塊負責精確測量并數字化井眼的方位角、傾斜角和工具面角等關鍵幾何參數。它為地質導向和軌跡控制提供最基礎且至關重要的數據輸入。

智騰產品型號“LH240011”是一款設計應用于 MWD 測井儀器的定向傳感器采集及驅動電路模塊。應用于隨鉆測井控制系統。可以在-40℃～+200℃環境下穩定工作，具有體積小、集成度高、可靠性高、抗振性好等特性。

部分主要特性和參數指標：

• 工作溫度范圍：-40℃～+200℃
• 輸入電壓范圍：±10V～±16V（典型值±15V），+4.8 V～+5.5V（典型值+5V）
• 抗振性：20grms，20～2000Hz
• 抗沖擊：1000g，0.5ms,半正弦
• 具備三軸加計信號測量功能
• 具備三軸加計溫度信號測量功能
• 具備3軸磁通門驅動及測量功能（智騰配套磁通門）
• 具備磁通門溫度信號測量功能
• 具備板面溫度監測功能
• 具備總線電壓信號檢測功能
• 具備 64MB 存儲功能
• 具備 bootloader 功能
• 通信接口：1組 TTL（5V）、2 組 RS485、1組 CAN

（2）200℃隨鉆測量電源管理模塊：

此模塊是整個電路的“能源心臟”。它負責對接井下渦輪發電機或高溫電池組等一次能源，進行高效的電壓轉換、分配和智能管理，為所有其他功能模塊提供穩定、潔凈且受保護的電力供應，確保系統長時間可靠工作。

智騰產品型號“LH250011”隨鉆測量電源管理模塊采用 MCM 工藝制造，為隨鉆測量儀器提供二次電源，將電池或發電機整流穩壓后的電壓轉換成加速度計和采集主控電路供電的電壓，并具備雙電池供電切換功能，模塊可以在-40℃～+200℃環境下穩定工作，具有體積小、集成度高、可靠性高、抗振性好等特性。

部分主要特性和參數指標：

• 工作溫度（殼溫）：-40℃～+200℃；
• 輸入電壓：24～72V；
• 輸出電壓：+1.85V，+5.2V，±13V；
• 輸出紋波及噪聲：最大 100mV；
• 輸出功率： 10W（200℃外殼時提供額定功率的50%）；
• 輸出精度：≤±5%；
• 過沖幅度：10% max；
• 轉換效率：典型值75%；
• 靜態功耗：最大0.7W；
• 抗振性：20grms，20～2000Hz
• 抗沖擊：1000g，0.5ms,半正弦

（3）200℃隨鉆測量驅動采集主控電路：

作為系統的“大腦和中樞神經”，該主控模塊負責調度整個MWD系統的運作。它協調各傳感器的數據采集，處理并編碼測量數據，生成控制指令，并管理所有模塊間的通信與時序，是實現智能化測量的控制核心。

智騰產品型號“LH240014”是一款設計應用于 MWD 測井儀器的定向測量驅動采集主控電路模塊。應用于隨鉆測井控制系統。可以在-40℃～+200℃環境下穩定工作，具有體積小、集成度高、可靠性高、抗振性好等特性。

部分主要特性和參數指標：

• 工作溫度范圍：-40℃～+200℃
• 輸入電壓范圍：±10V～±15V（典型值±13V），+4.8 V～+5.5V（典型值+5.3V）
• 厚膜混合集成電路工藝
• 抗振性：20grms，20～2000Hz
• 抗沖擊：1000g，0.5ms,半正弦
• 具備轉速信號測量功能
• 具備 RTC 功能
• 具備溫度監測功能
• 具備總線電流信號檢測功能
• 具備總線電壓信號檢測功能
• 具備脈沖編碼功能
• 具備總線電源切換供電控制功能
• 具備 64MB 存儲功能
• 具備 bootloader 功能
• 通信接口：1 組 RS485、1組 Pulse(5V)、4個 GPIO 口

（4）200℃振動沖擊測量模塊：

此模塊是系統的“健康監測儀”。它持續監測鉆柱的劇烈振動、軸向沖擊和橫向加速度，這些數據既用于評估鉆具組合的井下安全狀態，為優化鉆井參數提供依據，也可作為重要的地層評價輔助信息。

智騰產品型號“LH250009”是一款設計應用于 MWD 測井儀器的振動沖擊測量電路模塊。本模塊內置高精度三軸振動傳感器、三軸沖擊傳感器，可以實時測量、記錄和分析軸向、橫向的井下振動和沖擊，提供井下鉆進的振動劇烈程度等級，以便控制最佳轉速，提高鉆進效率，在振動或沖擊量級超出極限時，發出警報，提示工程人員調整鉆井參數。內存中記錄的振動沖擊數據還能為使用中的責任界定提供依據。可以根據客戶要求配置存儲的振動數據形式，包括但不限于原始數據、振動頻率、加速度峰值、加速度有效值，并可以配置測量時間窗口、測量帶寬、存儲時間間隔以及沖擊振動加速度閾值等。

部分主要特性：

• 具備三軸振動信號測量功能，三軸沖擊信號測量功能
• 內置高性能 DSP 芯片，具備振動分析功能
• 具備溫度監測功能
• 256MB 大容量存儲
• 具備 bootloader 功能

（5）200℃旋轉閥電機驅動模塊與高溫脈沖器驅動模塊：

這兩個模塊共同構成了MWD系統的“信號發射器”。電機驅動模塊精確控制產生泥漿壓力脈沖的旋轉閥的動作；脈沖器驅動模塊則提供大功率驅動能力，以克服鉆井液阻力，驅動脈沖器閥頭產生清晰、穩定的負壓或正壓脈沖信號，將編碼后的測量數據上傳至地面。

——（5.1）200℃旋轉閥電機驅動模塊

智騰產品型號“LH250004”是一款高溫的帶霍爾傳感器無刷直流電機六步換相控制驅動模塊，采用高溫 MCM 工藝制作。應用于隨鉆測井中的帶霍爾（位置傳感器）的電機控制系統，可兼容 APS 的旋轉閥脈沖器。模塊內部集成4路輸出反激電源、高性能 DSP、三相全橋電路及驅動、電流檢測 IC、電壓比較器保護等電路，模塊最大輸出扭矩可達 10N?m，可在-40℃～+200℃環境下穩定工作，具有體積小、集成度高、可靠性高、耐振動沖擊、驅動電機響應穩定、超調小，過流保護動作快速等特性。

部分主要特性和參數指標：

• 工作溫度范圍：-40℃～+200℃
• 驅動器母線電壓：28V～36V
• 驅動器輸出峰值功率：100W
• 相電流采樣范圍：-5.5A～5.5A
• 雙環轉速調節：300r/min～4500r/min
• 保護功能：過流保護、過壓保護、欠壓保護、過溫保護
• 可兼容 APS 的旋轉閥脈沖器
• 模塊最大輸出扭矩 10N?m
• 隨機振動：50g
• 沖擊：1500g

——（5.2）高溫脈沖器驅動模塊

智騰產品型號“LH233613”采用厚膜混合集成電路工藝制作，具有耐高溫、體積小、重量輕、可靠性高等特性，應用于脈沖器驅動電路中。工作溫度范圍為?40°C 至+175°C 溫度范圍。

部分主要特性：

• 工作溫度范圍：-40℃～+175℃
• 導通控制信號范圍：+3.3V～+5.0V
• 控制端設計為高電平導通，低電平關斷
• 輸入電壓范圍：+24V～+33V
• 輸出電壓范圍：+23.5V～+32.5V

（6）200℃高溫RTC電池組件

此組件是系統的“不間斷備用電源”。在渦輪發電機無法供電或供電不穩的工況下，它為整個電路系統，特別是主控電路的實時時鐘（RTC）和關鍵內存提供持續電力，保證數據不丟失和系統狀態的連續性，是系統可靠性的一道重要保障。

智騰產品型號“LA250006”是一款設計應用于 MWD 測井儀器的高溫鋰電池組件。應用于隨鉆測井控制系統。可以在70℃～200℃環境下穩定工作，具有體積小、集成度高、可靠性高、抗振性好等特性。

部分主要特性和參數指標：

• 工作溫度范圍：70℃～200℃
• 開路電壓：3.67V
• 額定放電電流：10mA
• 抗振性：20grms，20～2000Hz
• 抗沖擊：1000g，0.5ms,半正弦
• 滿容量下最大電流：20mA
• 自放電：2%/年@25℃
• 低速率能力

綜合

綜上所述，該專用電路通過各模塊的精密配合，實現了在高溫高壓環境下對井下信息的實時感知、智能處理與可靠傳輸，是現代超深井、定向井鉆井作業中不可或缺的關鍵技術裝備。

廠家介紹

青島智騰微電子有限公司是國家級專精特新重點“小巨人”企業、山東省制造業單項冠軍企業。公司自2002年成立以來持續堅持自主研發的路線，經過多年創新積累，形成了“高精度高可靠性”和“高溫高可靠性”的兩大產品特色，已廣泛應用于現代化國防工業、航空航天、深地深海等極端環境。

智騰已獲批承建極端環境智能微系統及傳感器技術山東省工程研究中心、山東省“一企一技術”研發中心、青島市博士后創新實踐基地、青島市高溫半導體重點實驗室、青島市高溫定向傳感器創新應用實驗室、青島市高溫厚膜集成電路制造工程研究中心等科研平臺，具備深厚的前沿高溫測井系統研發能力。