一種井下儀器與地面數(shù)據(jù)互通的電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及井下儀器與地面數(shù)據(jù)互通的電路，屬于油田井下與地面數(shù)據(jù)互通技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]井下儀器與地面的數(shù)據(jù)通訊通常采用為井下儀器提供電源的單芯鎧裝電纜完成，具體方法是將包含有數(shù)據(jù)信息的載波信號加載到單芯鎧裝電纜的芯線上，由單芯鎧裝電纜同時完成井下儀器的供電和數(shù)據(jù)傳送任務(wù)。但單芯鎧裝電纜受分布電容和分布電阻等參數(shù)的影響，電纜可用帶寬很窄，長期以來一直是導(dǎo)致大量測井信息無法及時傳送，影響測井速度的瓶頸。
[0003]目前國內(nèi)剩余油氣資源40%以上分布在5000米以下的深部地層，近年來中石油新發(fā)現(xiàn)11個大型油氣田平均井深超過6000米。隨著井深的不斷增加，上述影響愈加突出。
[0004]為了解決數(shù)據(jù)信號在井下長距離傳輸?shù)膯栴}，本領(lǐng)域技術(shù)人員一直在不懈努力，有些通過提高載波電平的方法以解決數(shù)據(jù)長距離傳輸?shù)膯栴}，但過大的載波電壓會造成井下儀器電源輸入波動大，井下二次電源要求適應(yīng)的輸入電壓范圍會很寬，造成成本增加和設(shè)計難度加大。另外，目前測井常用的通訊編碼曼切斯特編碼通訊數(shù)據(jù)位長度一般不超過20bit，載波電壓幅度大意味著線路上波動的消耗電流大，總線電流波動直接影響供電線路的相對電壓平衡回路。電源與數(shù)據(jù)線復(fù)用依據(jù)加載在總線的正負脈沖進行信號傳遞，長幀數(shù)據(jù)的連續(xù)傳送會造成總線電平偏向一個方向，傳輸?shù)降孛娴男盘枙冊絽柡Γ@也是目前長距離通訊受到頻帶限制的主要原因。還有一點是國內(nèi)外單芯鎧裝電纜通訊采用較大載波電壓的主要原因是信號幅值在總線上衰減太大，使用傳統(tǒng)的載波方法，±20V載波電壓通過6000m以上的電纜從井下傳輸?shù)降孛婧?，幅值不到O. 2V，而單芯總線在供電電壓超過100V以上時，紋波電壓都在0. 2V以上，因此數(shù)據(jù)信號已經(jīng)被噪聲淹沒，很難解析出數(shù)據(jù)。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的在于，提供一種井下儀器與地面數(shù)據(jù)互通的電路，以解決傳輸信息量大和傳輸距離長與單芯鎧裝電纜可用帶寬窄的矛盾，既能確保井下儀器的供電穩(wěn)定性，又能確保井下與地面之間的通訊可靠性，從而克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0006]本實用新型的技術(shù)方案是這樣構(gòu)成的：
[0007]本實用新型的一種井下儀器與地面數(shù)據(jù)互通的電路為，該電路包括發(fā)送接收信號選擇開關(guān)，發(fā)送接收信號選擇開關(guān)的輸出端經(jīng)過壓保護電路與電源數(shù)據(jù)總線連接;發(fā)送接收信號選擇開關(guān)的一路經(jīng)發(fā)送電路與微處理器連接;發(fā)送接收信號選擇開關(guān)的另一路經(jīng)接收電路與微處理器連接。
[0008]前述電路中，所述電源數(shù)據(jù)總線是為井下儀器提供電源的單芯鎧裝電纜。
[0009]前述電路中，所述發(fā)送電路包括與微處理器連接的雙單穩(wěn)電路，雙單穩(wěn)電路與信號放大電路連接，信號放大電路與功率驅(qū)動電路連接;功率驅(qū)動電路為高增益MOS管構(gòu)成的對管驅(qū)動電路。
[0010]前述電路中，所述接收電路包括與發(fā)送接收信號選擇開關(guān)連接的信號濾波放大器，信號濾波放大器分別與正脈沖比較器和負脈沖比較器連接，正脈沖比較器和負脈沖比較器分別與RS觸發(fā)器連接，RS觸發(fā)器與微處理器連接。
[0011]由于采用了上述技術(shù)方案，本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型由于采用了兩位二進制編碼的技術(shù)方案，可以將載波電平幅值降低至現(xiàn)有電平幅值的1/2?1/4。本實用新型通過發(fā)送接收信號選擇開關(guān)確保發(fā)送電路和接收電路任何時候只有一路掛接在電源數(shù)據(jù)總線上，以避免系統(tǒng)電路中阻容元件對信號造成較大衰減;可確保電平在10000M的長度范圍內(nèi)衰減幅值小于載波初始值的20%。并在一定帶寬范圍內(nèi)可以連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)而不需要額外恢復(fù)時間，實現(xiàn)128bit以上的連續(xù)不間斷編碼數(shù)據(jù)長距離可靠傳送。達到了理想的效果。
【附圖說明】
[0012]圖I是本實用新型的電路框圖。
【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步的詳細說明，但不作為對本實用新型的任何限制。
[0014]本實用新型是根據(jù)下述的一種井下儀器與地面數(shù)據(jù)互通的方法所構(gòu)成的，如圖I所示，該方法利用電源數(shù)據(jù)總線進行數(shù)字信號傳輸;通過發(fā)送接收信號選擇開關(guān)確保發(fā)送電路和接收電路任何時候只有一路掛接在電源數(shù)據(jù)總線上，以避免系統(tǒng)電路中阻容元件對信號造成較大衰減；電源數(shù)據(jù)總線采用為井下儀器提供電源的單芯鎧裝電纜。發(fā)送電路包括雙單穩(wěn)電路、信號放大電路和功率驅(qū)動電路;功率驅(qū)動電路采用高增益MOS管組成對管驅(qū)動，替代現(xiàn)有常規(guī)電路中的達林頓管或高電壓晶體三極管驅(qū)動。接收電路包括信號濾波放大器、正脈沖比較器、負脈沖比較器和RS觸發(fā)器;其中信號濾波放大器采用具有高速跟蹤信號變化趨勢的自適應(yīng)電路，并進行相應(yīng)放大，從而實現(xiàn)可靠通訊。同時采用兩位二進制編碼替代現(xiàn)有的曼切斯特編碼以提高通訊效率。兩位二進制編碼根據(jù)井下儀器采集的模擬信號由微處理器進行編譯;包括00、01、10、11四個二進制數(shù)，分別與-5. 0V、-2. 5V、+2. 5V、5. OV四種電平對應(yīng)。
[0015]按上述方法構(gòu)成的本實用新型的一種井下儀器與地面數(shù)據(jù)互通的電路，如圖I所示，該電路包括發(fā)送接收信號選擇開關(guān)，發(fā)送接收信號選擇開關(guān)的輸出端經(jīng)過壓保護電路與電源數(shù)據(jù)總線連接；電源數(shù)據(jù)總線是為井下儀器提供電源的單芯鎧裝電纜。發(fā)送接收信號選擇開關(guān)的一路經(jīng)發(fā)送電路與微處理器連接;發(fā)送接收信號選擇開關(guān)的另一路經(jīng)接收電路與微處理器連接。發(fā)送電路包括與微處理器連接的雙單穩(wěn)電路，雙單穩(wěn)電路與信號放大電路連接，信號放大電路與功率驅(qū)動電路連接;功率驅(qū)動電路為高增益MOS管構(gòu)成的對管驅(qū)動電路。接收電路包括與發(fā)送接收信號選擇開關(guān)連接的信號濾波放大器，信號濾波放大器分別與正脈沖比較器和負脈沖比較器連接，正脈沖比較器和負脈沖比較器分別與RS觸發(fā)器連接，RS觸發(fā)器與微處理器連接。
[0016]本實用新型實施例中所采用的發(fā)送接收信號選擇開關(guān)、過壓保護電路、電源數(shù)據(jù)總線連接、雙單穩(wěn)電路、信號放大電路、功率驅(qū)動電路、信號濾波放大器、正脈沖比較器、負脈沖比較器、RS觸發(fā)器、微處理器均采用現(xiàn)有技術(shù)中的成品模塊進行連接。
實施例
[0017]本例的電路框圖如圖I所示，整個電路系統(tǒng)的工作流程為:微處理器將數(shù)據(jù)信號進行數(shù)據(jù)編碼，按照二進制0