测井仪器设计规范电子设计.docx
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测井仪器设计规范电子设计
Q/HS
中海油田服务股份有限公司企业标准
测井仪器设计和制造规范
电子设计
Thedesignspecificationforloggingtools
20060725发布20070101实施
中海油田服务股份有限公司发布
目次
前言
1范围
2规范性引用文件
3术语和定义
4仪器分类
5仪器设计
8仪器制造
9.仪器检验
前言
本标准200X年XX月XX日发布自200X年XX月XX日起实施
本标准由中海油田服务股份有限公司提出并归口管理
本标准起草单位:
中海油田服务股份有限公司技术中心
本标准主要起草人:
尚修盛,刘西恩,庞希顺,张志刚,李群,冯永仁,陶爱华等
本标准主审人:
郭云,卢涛,李健,尚景玉
测井仪器设计规范
1范围
本标准规定了中海油田服务股份有限公司研制、生产测井仪器时的设计步骤、规则、要求和规范等,确保产品设计的合理、可靠和图纸设计的规范统一。
本标准适用于仪器设计、制造、检验单位。
2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款凡是注日期的引用文件其随后所有的修改单不包括勘误的内容或修订版均不适用于本标准然而鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本凡是不注日期的引用文件其最新版本适用于本标准
3术语和定义
下列术语和定义适用于本标准
4产品分类
裸眼井仪器
套管井仪器
随钻测井仪器
4.1电气图纸设计规范
幅面格式按国标执行。
4.1.1
4.1.1.1层次清晰、文字简明、易懂;正文字体采用小4号宋体,元器件代号采用6--7号宋体。
4.1.1.2功能块划分尽量小;各功能块之间应用箭头表示信号流程;
4.1.1.3相关功能块应用虚框框出,并以文字描述其作用;
4.1.1.4图纸标准化时,功能图应作为总电原理图。
4.1.1.5单块印制板和箱体的电原理图超过两张时必须绘制功能图。
4.1.2电原理图设计绘制
4.1.2.1设计原则
1)电原理图应详细表达电路原理和功能,作为最主要的电器图纸,它应精确表示各元器件的种类、数值大小和计算关系。
2)整体布局应合理、清晰,正文字体采用小4号宋体,元器件代号采用6--7号宋体。
4.1.2.2绘图要求
1)元器件图形符号应按国标正确绘制。
电路垂直或水平绘制时,图形符号应横向或纵向对齐。
2)为助于识图,信号特性或波形一般应绘制在信号线上方,且不应与信号线接触或交叉;若位置受限,波形可绘制在离信号线适当距离的封闭圈内,圆圈通过指引线指在信号线上。
3)每一个元器件的图形符号旁应标注其代号(例R1、C1等)。
当符号的连接线是水平布局时,代号应标注在符号上面;当符号的连接线是垂直布局时,代号应标注在符号左边,标注时代号应取水平方向。
《元器件常用代号列举表》
代号
元器件种类
代号
元器件种类
C
电容
K
开关
R
电阻器
ST
温度传感器
W
电位器
SP
压力传感器
L
电感
SD
密度传感器
D
二极管
SF
流量传感器
Q
三极管
SH
含水传感器
Z
稳压管
SG
自然伽码传感器
V
气体放电管
U或IC
集成电路
CP
针形插件
J
继电器
CZ
孔形插件
T或B
变压器
X
接线柱、测试插孔
RT
热敏电阻
F
保险丝、保险管
CT
热敏电容
TP
测试点
E
本表未规定的器件
TM
接线柱
4)电路图中所有元器件应标注其电参数及单位,当连接线为水平布局时,标注在图形符号的下端,与元器件代号相对称;当连接线为垂直布局时,标注在元器件代号的正下方。
参数及单位标注时不应与图形符号相接触或交叉。
5)端子代号靠近端子符号标注。
当端子符号被省略时,应标注在靠近被省略处。
端子代号应位于水平连接线的上边,或垂直连接线的左边,且取向应与连接线一致。
对于垂直连接线,端子代号也可以水平取向。
6)功能相关元器件的图形符号应靠近绘制,以便清楚地表达它们的关系;同等重要的并连通路应依主电路对称地布置。
7)多个同样的支路并联时应用标有公共连接符号的一个支路来表示,同时应标注全部项目代号和并联的支路数。
8)电路图中多个相同的电路,可以只详细绘制一个,其余的用点划线围框代替,并在围框内加注必要的说明。
9)两条引线的相交点应使用黑点表示。
10)地线的表示应区分摸拟地和数字地(如下图)。
在电原理图设计时,两种地应在最终一点或外壳接地。
11)需要调试更换的元器件,应用*号特别注明,如R12*。
12)元器件附加注明:
a)钽电解电容应注明其耐压值;
b)1W以上大功率电阻在阻值旁注明功率值;
c)稳压二极管应注明典型稳压值。
d)变压器应用*号注明同名端。
e)电感应在电感值旁注明电流值。
f)变压器引线应注明线色。
13)IC器件的管脚应注明管脚号以及其标准定义,如时钟端注明CP等
4.1.3元件明细表编写
4.1.3.1电原理图中所有元器件均应列入元器件明细表,表格用A4纸另页填写,其格式按附表5.1.1《元器件明细表》,字体采用小4号宋体。
4.1.3.2元器件应分类按代号顺序依次填写,型号、规格、参数相同时,应在第一序号中填写总数量,其他序号数量一栏为空格。
4.1.3.3每种元器件的材料、型号、规格、参数、精度等应详细准确填写,进口和指定品牌的元器件应在备注栏内注明生产厂家、部件号、封装形式。
4.1.3.4应特别注明IC器件、二、三极管等的尾缀。
4.1.3.5调校的元器件应在备注中专门注明。
4.1.4接线图设计绘制
4.1.4.1一般规则
1)项目的表示方法
项目(元器件、部件、组件等)在接线图上一般采用简化外形或图形符号表示,并应标注与电原理图相同的项目代号。
项目代号一般标注在简化外形或图形符号旁,也可以标注在简化外形内。
2)端子的表示方法
在接线图上端子一般用图形符号和端子代号表示。
当端子在项目的简化外形中能清晰识别时,应只标端子代号。
如果需要区分接线端子是否可拆卸时,则应在图中划出相应的图形符号。
3)导线的表示方法
在接线图上导线一般采用连续线表示,当用中断线表示时,则应在中断处标明其连接关系,如图所示:
a)在接线图上线束(或电缆)一般用单线表示,需要时可用加粗单线表示。
导线汇成线束时,在汇合处以斜线表示其汇入或离开的方向。
b)当图内有多根线束(电缆)时,则应用线缆号作标记,标记采用数字或字母表示。
c)在接线图中,导线一般用线号作标记,标记可采用数字和字母表示。
当需要时也可以用颜色字母代码(见附录5.2.1)作为导线的标记,或作为导线标记的补充。
d)导线、线束(电缆)的标记应与导线、线束(电缆)的方向一致,并书写在其上方。
e)在接线图中的导线应提供其种类、截面积、绞合、屏蔽、颜色和特殊敷设方法等信息。
4.1.4.2接线图的绘制方法
2)接线图布局采用位置布局法,即应正确地表示装接面上各项目的相对位置和端子接线的实际位置。
3)接线图应选择能清晰地表示项目、端子和布线最多的一面作为主视图。
当从几个方向布线时,可绘制多个视图。
也可以主接线面按一定方向展开,并在展开面旁标注展开方向。
4)接线面背后的项目或导线,在绘制时应以虚线表示。
5)接线图中所有直接装接的项目和材料,应列入明细栏,其格式如下表:
序号
代号
名称
型号与规格
材料
备注
4.1.5元器件位置图绘制:
4.1.5.1一般情况下按1:
1比例绘制。
4.1.5.2元器件位置图要求用元器件图形符号详细、准确的体现每一个元器件的相对位置及尺寸,并就近标注元器件代号。
元器件代号按印制板长度方向横向书写,纵向书写的应以横向书写方向为基准逆时针旋转90°,一个版面仅允许有此两种文字书写方向。
4.1.5.3元器件双面布置时,主面位置图形符号用细实线绘制,次面位置图形符号用细虚线绘制;如元件面不分主次则应绘制为两张图。
4.1.5.4在贴片元件的相关位置上,应注明贴片元件引脚的焊接允许时间以及其他相关要求。
4.1.5.5元器件位置图用于指导印制板焊接,因此,个别元件在安装和焊接方面有特殊工艺要求的,应在技术要求上注明。
4.1.5.6使用Protel99se软件设计印制板自动生成的元件位置图可直接作为生产工艺图使用。
4.1.6印制板加工图绘制
4.1.6.1应实际反映每个焊盘的孔径,不应出现同一元件多种孔径尺寸的情况。
4.1.6.2应附加说明设计底图无法体现的加工工艺等特殊信息。
4.1.6.3标注印制板外形尺寸及板厚要求,注明单、双面或多层板。
4.1.6.4印制板一般加工为铅锡合金,如有镀镍金、镀银(全部或局部)等特殊要求应注明;要求阻焊、丝印、热风整平等工艺也应注明,高温印制板要求镀镍金。
4.1.6.5地面系统的印制板总线插头端不需要打通的,应在设计底图上将孔芯填实,同时在加工图上框出并特别注明“此处不打孔”。
4.1.6.6印制板边沿均要求用铣床加工成形。
4.2印制线路板绘图规范
4.2.1生产测井下仪器
4.2.1.1印制板外形(如下图所示)
井下仪外径
φ22
φ26
φ30
φ38
φ43
印制板宽度(B)
14
19
20
25
30
印制板标准长度(L)
100
120
120
150
180
注释:
1当印制板为多块设计时,每单元印制板长度L应小于规定标准长度,特殊情况单板长度不得超过规定长度的1.1倍,否则应设计成两块或多块。
2贴片元件印制板长度详见《贴片元件设计及焊接标准》。
4.2.1.2印制线条设计
1)任何线条与印制板边缘间距应大于0.5mm,高压电源线与印制板边缘距离应大于3mm。
2)电源线和地线的线宽为1mm--2mm;其它线条的线宽为0.5mm--1mm。
3)大电流条件下线宽、电流和温升之间的关系如图所示。
(0.035mm覆铜板)
温度(℃)
4)线宽和供电电压之间的关系详见下表。
(0.035mm覆铜板)
5)线条之间的距离应大于0.5mm,高压线与焊盘及与其它线之间的距离应大于3mm;高压线条拐弯处应呈弧形;高压电源线通过的地方,在印制板的另一面不能再平行布线或交叉布线,尤其是不能布地线,以避免将印制板击穿。
(如图4.2.1.2-10)所示)
6)有可能将元件面焊盘覆盖的元件,如管座、电容、电位器、BI823功放器件等,禁止在元件面焊盘引线,以防元件将焊盘压住后无法焊锡!
事实上,元件将焊盘压住后,由于烙铁无法伸到焊盘上焊锡,则高温时焊盘通化孔有可能破裂,造成开路故障。
若因焊接面线条太多,无法在焊接面引线,则在元件面引线时,应在焊盘附近元件压不到的区域将焊盘过渡到焊接面,(如图所示)由于过孔两面都能焊上锡,故可有效避免通化孔开裂的故障;
a)错误的布线方法
焊接面元件面
b)正确的布线方法
焊接面元件面
7)AT89C2051等芯片若有空引脚应进行接地处理。
8)元件面要少布线,工艺过孔应尽量少。
9)对于模拟信号频率大于1M的电路印制板设计,要进行地线包络线设计。
10)合理的分布电源和地线,如图所示;
a)错误的布线方法
b)正确的布线方法
11)合理的布线,使的布线和安装螺钉间保持一定间距,如图所示;
12)合理的布线,使的布线和测量接线柱间保持一定间距,如图所示
4.2.1.3焊盘和孔径设计
1)电阻:
如图所示
a)常规电阻焊盘外径2.5mm,内孔φ0.8-1mm,阻焊φ3mm;
b)大功率电阻(1W以上)焊盘外径φ3mm,内孔φ1.2~1.5mm,阻焊φ3.5mm;
c)电阻居中,L为2~2.2mm,不得小于2mm,大功率电阻L2.5~3.0mm;
d)电阻规格和尺寸详见附表5.2.2.1《电阻规格及焊盘设计一览表》。
2)无极性电容
如图所示
直脚弯脚轴向
a)三种形式的焊盘外径为φ2.5mm,内径为φ0.8-1mm;
b)直角和弯角电容的焊盘间距应和实际电容的间距相等;
c)轴向电容间距L同电阻间距要求。
d)电容外形尺寸大于φ8×20mm,则焊盘间距L为3.0mm~4.0mm;
3)电解电容:
如图所示
径向轴向
a)径向电容多为铝电解电容,仅限地面仪线性电源滤波时使用,设计时尽可能选用直径大,高度低的电容便于安装;若设计要求只能选择直径小,长度大的电容:
则应卧式安装(如图所示)
不正确正确
b)焊盘外径φ2.5mm~φ3mm,内径φ1mm,阻焊φ3.5mm;
c)径向电容焊盘间距和引脚间距相等;
d)轴向电容正极性端间距L1为5~6mm,负极性端L2为2.5mm;
e)径向电容外径大于φ25,高度大于50mm时应安装电容卡子,轴向电容外径大于12mm时,应安装电容卡子,设计时应注意电容卡子安装位置在元件面不应有焊盘或线条。
4)二极管:
如图所示
a)小功率二极管焊盘为φ2.5mm,内径为φ0.8-φ1mm,阻焊盘为φ3.0mm;
b)大功率二极管、稳压管(2W以上)焊盘为3.0mm~3.5mm,内孔为φ1.2~1.5mm,阻焊为4mm;
c)正极性端焊盘间距L1为5~6mm,负极性端L2为2.2mm(大功率二极管为3.5mm);
5)圆形封装三极管
圆形封装三极管如TO-5、TO-18、TO-39、TO-72封装三极管,设计焊盘要求
a)TO-72和TO-18封装焊盘外径为φ2.5mm,内孔径为φ0.8~φ1mm;
b)TO-39和TO-5封装要求使用IC插孔,则此时焊盘外径为φ3mm,内径为φ1mm;
c)阻焊外径均为φ3.5mm。
6)TO-220封装三极管:
如图所示
a)焊盘为2×3mm椭圆焊盘,内孔为φ1.2mm;
b)焊盘间距L1=L2=2.54mm,L3为17~18mm;
c)虚线空白区在元件面上禁止设计焊盘或布线条;
d)其它非常规封装,如SOT-93,TO-202等,三极管的焊盘设计可以TO-202设计为参考,并对相关尺寸做适当调整。
7)TO-92封装三极管:
a)竖直安装,如图所示:
正确不正确
b)卧式安装,如图所示:
正确不正确
c)焊盘为2×3mm椭圆焊盘,内孔为φ1.2mm;
8)IC器件
IC器件有圆脚和双列直插两类,设计时地面仪器要求使用IC标准插座,而井下仪器则要求使用单芯插孔,焊盘设计要求:
a)双列直插要求标准焊盘,内孔为φ1.0mm;
1.b)圆八脚要求如图所示,为椭圆形焊盘,内孔为φ1.0mm;
c)圆10脚焊盘选择标准焊盘,内孔φ0.8并使用10针高温管座(选用单芯插孔无法排列)。
9)叉型接线或王型接线柱插孔
a)常用叉型接线柱有φ2mm和φ3mm,两种规格前者焊盘外径为φ3.5mm,内孔为φ2mm,后者焊盘外径为φ4mm,内孔为φ2.5mm。
b)接线柱在印制板上安装分为无焊盘安装和有焊盘安装,前者直接将接线柱铆在印制板上,要求铆接紧固。
而需要焊接的接线柱,按如图方式铆接,留用鱼孔便于可靠焊接。
c)有焊盘的接线柱铆接鱼孔应使用专门的铆接工具,铆接效果如图所示:
10)接线插针
a)接线插针是本公司为井下仪器设计的专用插针(如图所示):
b)接线插针安装和焊接方式如图所示;
插针分为大小2种:
大、下插针焊盘内孔均为φ1.6mm,而焊盘外径均为φ3.0mm。
11)工艺通孔
工艺通孔基本上为过线孔,井下仪器设计过程中应尽量避免减少过线通孔,工艺通孔外径φ1~φ1.2mm,内径为φ0.5mm。
12)穿线工艺孔
穿线工艺孔为井下仪器穿线专用孔,孔径为φ2mm,不需要设计焊盘。
13)螺钉安装孔
安装孔为φ3~3.5mm,焊盘外径为φ5~7mm。
14)大功率管
大功率二极管、三极管、专用电源模块等按技术要求均要求设计安装相应的散热片,其焊盘要依据引脚的间距和直径进行设计;
a)螺钉安装孔要备有相应焊盘;
b)元件面散热片安装区域内不能有线条或过线工艺通孔;
c)若因空间限制必须在元件面过线或布孔,则应在印制板和散热片之间按如图方式安装隔离板。
15)E型变压器、电感线圈
E型变压器(电感线圈)应使用以下2种安装卡子,以便能安装在印制板上。
卡子按如图所示方式安装:
a)E5-E6粘接卡子安装内孔φ3.5mm;
b)E5-E6螺钉卡子安装内孔为φ3.5mm,焊盘外径为φ8mm,焊盘间距L为32mm(E6为34);
c)变压器在印制板安装区域内,尤其是变压器铁芯覆盖区域内不能设置焊盘或线条;
d)粘接卡子使用高温环氧胶粘接;
e)大于E6的变压器或电感不允许在印制板上安装;
f)E4型变压器安装尺寸相应减小;
g)变压器引线采用插针方式焊接,引线在变压器周围布线,不易将引线设计的过长。
15)环形变压器、电感线圈
环形变压器和电感线圈按如图方式安装:
a)环形变压器外径为φ8~30mm选用M3安装螺钉,外径为φ30~50mm,选择M4螺钉,而外径大于φ50的则不易在印制板上安装;
b)环形变压器引线采用插针方式焊接,引线在变压器周围布线,不能将引线设计过长。
16)其它要求
a)常用元器件孔径和焊盘明细
元器件孔径焊盘
IC孔(单芯插孔)φ1.0mm2×3椭圆形或标准焊盘
阻容件、二三极管φ0.8mm-1mmφ2mm-2.5mm
大功率电阻、稳压管φ1.2mm-1.5mmφ3mm-4mm
TO-220封装元件φ1.2mm标准焊盘
工艺孔φ0.5mmφ1mm-1.2mm
接线插针孔φ1.6mmφ3mm
穿线工艺孔φ2mm无
插形接线柱孔φ2mm-2.5mmφ3.5mm-4mm
安装孔φ3mm-3.5mmφ5mm-7mm
2.b)22mm仪器因印制板较窄,元器件的焊盘应在上述基础上适当减小。
3.c)元器件焊盘间距应与元器件管腿间距匹配设计。
常用(电阻、电容)元器件焊盘间距设计具体参照附录5.2.2《常用元器件焊盘间距一览表》。
4.d)大电解电容、可调器件的焊盘间距应设计为适合于多种规格的元器件装配,即其中一焊盘设计为双焊盘。
5.e)双列直插、圆3脚、圆8脚等元器件插接均使用φ1mm进口单心插孔。
推荐使用的厂家为:
ADVANCED、AECINC.
6.f)圆10脚器件、竖直安放的电容、电位器、继电器、管座安装后已覆盖住元件面上的焊盘,在元件面上如果其中一焊盘有连接引线,则此焊盘应设计为外延的双焊盘,即将元件的引线通过工艺孔过渡到焊接面,在元件面上外延焊盘不能被元件覆盖住,外延焊盘和元件焊盘在焊接面连接。
详见4.2.1.2-4条。
7.g)阻容贴片元件的焊盘应大于片状焊接引极宽度;IC贴片元件的引脚焊盘应大于引脚长度,间距应和引脚间距相等(如下图)。
4.2.1.4印制板上外接引线布置
8.1)印制板间的引线应遵循以下原则:
1.a)合理布局印制板上的印制线条,尽可能的减少印制板间的引线;
b)应就近在两块印制板间设计引线,避免长距离引线和交叉引线;
9.c)如必须长距离引线,则引线就应在印制板上敷设:
其办法是在印制板上使用跨接线,跨接线长度应小于一个标准电阻的安装长度(如下图);
d)为便于仪修调试和缩短连线长度,两块平行安装的印制板间的连线应放在一边(如下图);
10.2)印制板上外接引线要求使用接线插针,先穿过工艺孔再焊接的方式。
(如下图)
11.3)地线应在靠近印制板的两端引线,并使用专用接地螺柱连在线路连接头上,模拟地和数字地应分别在电子仪骨架上接地,如图所示:
正确不正确
4)传感器的引线须引到距传感器安装位置最近的印制板一端,同时要求引线尽量靠近。
如图所示;
正确不正确
5)正负15V电源引线常使用双扭线,因此要求两电源接线位置不易相隔太远。
如图所示:
正确不正确
6)屏蔽线和地线接线柱应尽量靠近或地线直接在线路骨架上。
如图所示:
正确不正确
4.2.1.5材料及加工工艺
12.1)超高温(175℃以上)印制板要求采用镍金镀涂加工工艺,其板材必须采用经评审确认的进口高温(聚酰亚胺)板材,板厚1.6--1.8mm,未经评审确认的进口和国产板材均不得擅自使用。
推荐使用的厂家:
DUPOUT、NELCOPARKINC.
13.2)高温(150℃)印制板要求采用铅锡合金加工工艺;使用平面贴元件的印制板采用镍金镀涂加工工艺,板材必须采用进口或国产高温(聚酰亚胺)板材,板厚1.5---1.7mm。
14.3)要求采用热风整平、阻焊、丝印全工艺。
150℃仪器要求使用进口高温(聚酰亚胺)板材,板厚1.6--1.8mm。
4.2.1.6版面布置和元器件安装
15.1)圆柱形、长方形元器件一般应按印制板依顺长方向排列布置,直径8mm以上的极性电容、IC器件、厚膜电路必须按印制板依顺长方向排列布置。
IC器件字符朝上或者1脚必须放在元器件的左下方,竖直排列的元件的1脚左上方。
如图所示:
2)接线插针孔应布置在印制板两端,其孔中心距印制板外沿应大于12mm。
3)元器件超大已超过机械给定半径尺寸,可在印制板上相应开孔下沉布置,但应注意可靠固定。
16.4)钽电解电容的焊接应在
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- 测井 仪器 设计规范 电子设计