一種深海鉆井氣侵檢測(cè)信號(hào)處理電路的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種深海鉆井氣侵檢測(cè)信號(hào)處理電路，它包括一幅值分層與識(shí)別模塊、一計(jì)數(shù)測(cè)量模塊和一處理顯示模塊；幅值分層與識(shí)別模塊包括一參考電平電路、一比較器電路和一異或門(mén)電路；每一比較器的負(fù)向輸入端連接參考電平電路的相應(yīng)輸出端，每一比較器的正向輸入端連接待測(cè)信號(hào)輸出端，每一比較器的輸出端分別連接每一異或門(mén)的輸入端，每一異或門(mén)的輸出端連接計(jì)數(shù)測(cè)量模塊，計(jì)數(shù)測(cè)量模塊統(tǒng)計(jì)獲得觀測(cè)時(shí)間值內(nèi)待測(cè)信號(hào)幅值落在每一幅值區(qū)間的時(shí)間值和總次數(shù)值，并發(fā)送給處理顯示模塊，處理顯示模塊對(duì)觀測(cè)時(shí)間值內(nèi)待測(cè)信號(hào)幅值落在每一幅值區(qū)間的時(shí)間值和總次數(shù)值進(jìn)行處理，并繪制平均速率分布直方圖和幅度概率分布圖。本實(shí)用新型能夠?qū)﹄S機(jī)信號(hào)進(jìn)行快速、實(shí)時(shí)分析處理。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種深海鉆井氣侵檢測(cè)信號(hào)處理電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉及隨機(jī)信號(hào)分析領(lǐng)域，特別是涉及一種深海鉆井氣侵檢測(cè)信號(hào)處理 電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 在海洋石油鉆井過(guò)程中，采用超聲波多普勒原理進(jìn)行流速測(cè)量和檢測(cè)含氣量的研 究，其中利用超聲波多普勒測(cè)量流速時(shí)，得出流速和多普勒信號(hào)的幅度和頻率相關(guān)信號(hào)，但 是該信號(hào)并不是單一的標(biāo)準(zhǔn)多普勒頻移信號(hào)，由于信號(hào)本身的隨機(jī)性，要從這樣的信號(hào)中 分析出有用信號(hào)具有一定難度，因此利用超聲波多普勒測(cè)量流速方法得到準(zhǔn)確的流速結(jié)果 很困難。利用超聲波多普勒檢測(cè)含氣量時(shí)，雖然可得到含氣量和多普勒信號(hào)的幅度和頻率 相關(guān)信號(hào)，但是由于氣侵檢測(cè)工作在水下幾千米的深海區(qū)域中進(jìn)行，如果將檢測(cè)到的隨機(jī) 信號(hào)傳至路面上處理會(huì)使氣侵檢測(cè)滯后，因此在深海里不能像陸地上那樣用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn) 行處理，進(jìn)而達(dá)不到實(shí)時(shí)效果。為了能夠?qū)Ｑ笫豌@井過(guò)程中的流速測(cè)量信號(hào)、氣侵檢測(cè) 信號(hào)等隨機(jī)信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)、有效和快速分析，有必要研究一種隨機(jī)信號(hào)處理方法及處理電 路。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對(duì)上述問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的是提供一種深海鉆井氣侵檢測(cè)信號(hào)處理電路， 能夠?qū)﹄S機(jī)信號(hào)進(jìn)行快速、實(shí)時(shí)分析處理。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本實(shí)用新型采取以下技術(shù)方案:一種深海鉆井氣侵檢測(cè)信 號(hào)處理方法的處理電路，它包括一幅值分層與識(shí)別模塊、一計(jì)數(shù)測(cè)量模塊和一處理顯示模 塊;所述幅值分層與識(shí)別模塊包括一參考電平電路、一比較器電路和一異或門(mén)電路，其中， 比較器電路包括m個(gè)比較器，異或門(mén)電路包括m個(gè)異或門(mén)；每一所述比較器的負(fù)向輸入端連 接所述參考電平電路的相應(yīng)輸出端，每一所述比較器的正向輸入端連接待測(cè)信號(hào)輸出端， 每一所述比較器的輸出端分別連接每一異或門(mén)的輸入端，每一異或門(mén)的輸出端連接所述計(jì) 數(shù)測(cè)量模塊，所述計(jì)數(shù)測(cè)量模塊統(tǒng)計(jì)獲得觀測(cè)時(shí)間值內(nèi)待測(cè)信號(hào)幅值落在每一幅值區(qū)間的 時(shí)間值和總次數(shù)值，并發(fā)送給所述處理顯示模塊，所述處理顯示模塊對(duì)觀測(cè)時(shí)間值內(nèi)待測(cè) 信號(hào)幅值落在每一幅值區(qū)間的時(shí)間值和總次數(shù)值進(jìn)行處理，并繪制平均速率分布直方圖和 幅度概率分布圖。
[0005] 所述計(jì)數(shù)測(cè)量模塊包括m個(gè)時(shí)間計(jì)數(shù)器、m個(gè)事件計(jì)數(shù)器和一數(shù)據(jù)編碼電路;每一 所述時(shí)間計(jì)數(shù)器的輸入端連接每一所述異或門(mén)的輸出端，每一所述時(shí)間計(jì)數(shù)器的輸出端連 接所述數(shù)據(jù)編碼電路的輸入端，每一所述事件計(jì)數(shù)器的輸入端連接每一所述異或門(mén)的輸出 端，每一所述事件計(jì)數(shù)器的輸出端連接所述數(shù)據(jù)編碼電路的輸入端，所述數(shù)據(jù)編碼電路的 輸出端連接所述處理顯示模塊。
[0006] 所述參考電平電路包括一基準(zhǔn)電壓芯片、一第一放大器、一第二放大器、一分壓電 路和第一~第六電阻；其中，所述分壓電路包括 m個(gè)串聯(lián)連接的等阻值的精密電阻;所述第 一放大器的負(fù)向輸入端通過(guò)所述第一電阻接地，所述第一放大器的正向輸入端通過(guò)所述第 二電阻連接所述基準(zhǔn)電壓芯片的輸出端，所述第一放大器的輸出端通過(guò)所述第三電阻連接 所述第一放大器的反向輸入端，所述第一放大器的輸出端還通過(guò)所述第四電阻連接所述第 二放大器的反向輸入端，所述第二放大器的正向輸入端通過(guò)所述第五電阻接地，所述第二 放大器的輸出端通過(guò)所述第六電阻連接所述第二放大器的負(fù)向輸入端，所述第二放大器的 輸出端和第一放大器的輸出端之間連接所述分壓電路。
[0007] 所述待測(cè)信號(hào)通過(guò)一隔直電容發(fā)送到一電壓跟隨器的輸入端，所述電壓跟隨器的 輸入端通過(guò)一第七電阻接地，所述電壓跟隨器的輸出端連接m個(gè)所述比較器的正向輸入端， 每一所述比較器的負(fù)向輸入端連接每一所述精密電阻的輸出端，每相鄰兩個(gè)所述比較器輸 出端連接一所述異或門(mén)的輸入端，每一所述異或門(mén)的輸出端均連接所述計(jì)數(shù)測(cè)量模塊。
[0008] 所述處理顯示模塊包括一串口接收模塊、一數(shù)據(jù)解碼模塊和一圖形繪制模塊;所 述串口接收模塊接收所述計(jì)數(shù)測(cè)量模塊的串口發(fā)送模塊發(fā)送的所有數(shù)據(jù)，并將所有數(shù)據(jù)發(fā) 送給所述數(shù)據(jù)解碼模塊，所述數(shù)據(jù)解碼模塊對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼后，得到觀測(cè)時(shí)間內(nèi)待測(cè) 信號(hào)幅值落在各層幅值區(qū)間的時(shí)間值和總次數(shù)值，并將時(shí)間值和總次數(shù)值發(fā)送給所述圖形 繪制模塊，所述圖形繪制模塊根據(jù)時(shí)間值和總次數(shù)值及其對(duì)應(yīng)所在幅值區(qū)間層編號(hào)繪制待 測(cè)信號(hào)的幅度概率分布圖和平均速率分布的直方圖。
[0009] 本實(shí)用新型由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、本實(shí)用新型基于隨機(jī)信 號(hào)的幅值域分析方法將待處理隨機(jī)信號(hào)幅值測(cè)量范圍等分成若干個(gè)幅值區(qū)間，并通過(guò)設(shè)置 并聯(lián)比較器電路、異或門(mén)電路和計(jì)數(shù)測(cè)量模塊獲得待處理隨機(jī)信號(hào)幅值落在每一幅值區(qū)間 的概率和速率，進(jìn)而能夠?qū)﹄S機(jī)信號(hào)進(jìn)行快速、實(shí)時(shí)分析處理。2、本實(shí)用新型通過(guò)設(shè)置并聯(lián) 比較器，因此使得待處理隨機(jī)信號(hào)和各個(gè)參考電平的比較過(guò)程是并行的，進(jìn)而保證了測(cè)量 的實(shí)時(shí)性以及較高的精度。3、本實(shí)用新型所需幅度分層的參考電平由精密電阻串聯(lián)分壓形 成，因此保證了幅度分層精度。4、本實(shí)用新型由于設(shè)置電壓跟隨器，因此有效消除了待處理 隨機(jī)信號(hào)的負(fù)載影響。5、本實(shí)用新型由于在電壓跟隨器的輸入端設(shè)置隔直電容，因此有效 濾除了無(wú)效直流成分的影響。本實(shí)用新型采用模擬電路和數(shù)字電路混合實(shí)現(xiàn)隨機(jī)信號(hào)處理 分析，不僅在工作環(huán)境上更具可行性，而且比軟件實(shí)現(xiàn)隨機(jī)信號(hào)處理分析速度更快，精度更 高，可以廣泛應(yīng)用于對(duì)含有各種噪聲的復(fù)雜信號(hào)分析處理以及微弱信號(hào)檢測(cè)領(lǐng)域。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是本實(shí)用新型對(duì)待測(cè)信號(hào)分層處理的原理示意圖，其中，包括兩對(duì)橫坐標(biāo)和縱 坐標(biāo)，第一橫坐標(biāo)表示時(shí)間，單位為秒，第一縱坐標(biāo)表示幅值，單位為伏特，第二縱坐標(biāo)表示 分層數(shù)，單位為個(gè)，第二橫坐標(biāo)表示時(shí)間，單位為秒；
[0011] 圖2是本實(shí)用新型的待測(cè)信號(hào)波形示意圖，其中，橫坐標(biāo)表示時(shí)間，單位為秒，縱坐 標(biāo)表示幅值，單位為伏特；
[0012] 圖3是本實(shí)用新型的待測(cè)信號(hào)幅值x(t)落在第i層幅值區(qū)間內(nèi)的總次數(shù)值和時(shí)間 值的獲取過(guò)程示意圖，其中，橫坐標(biāo)表示時(shí)間，單位為秒，縱坐標(biāo)表示幅值，單位為秒；
[0013] 圖4是本實(shí)用新型的平均速率分布的直方圖，其中，橫坐標(biāo)表示幅值區(qū)間，單位為 伏特，縱坐標(biāo)表示平均時(shí)間計(jì)數(shù)值，單位為個(gè)；
[0014] 圖5是本實(shí)用新型的幅度概率分布示意圖，其中，橫坐標(biāo)表示幅值區(qū)間，單位為伏 特，縱坐標(biāo)表示時(shí)間計(jì)數(shù)值，單位為個(gè)；
[0015] 圖6是本實(shí)用新型的組成結(jié)構(gòu)方框圖；
[0016] 圖7是本實(shí)用新型的參考電平電路示意圖；
[0017] 圖8是本實(shí)用新型的比較器及異或門(mén)電路的連接示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0019] 隨機(jī)信號(hào)的幅值域分析是對(duì)隨機(jī)信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的重要內(nèi)容，隨機(jī)信號(hào)的幅值 落在指定區(qū)間內(nèi)的概率可用隨機(jī)信號(hào)的概率密度函數(shù)表示。如圖1所示，隨機(jī)信號(hào)的幅值X (t)落在第i層幅值區(qū)間(Xi，Xi+ △ X)內(nèi)的時(shí)間值為T(mén)i，時(shí)間值Ti的計(jì)算公式如下：
[0021] 式中，表示隨機(jī)信號(hào)的幅值落在第i層幅值區(qū)間內(nèi)的時(shí)間值；Atn表示隨機(jī)信號(hào) 的幅值落在第i層幅值區(qū)間內(nèi)的第1個(gè)時(shí)段；A tl2表示隨機(jī)信號(hào)的幅值落在第i層幅值區(qū)間 內(nèi)的第2個(gè)時(shí)段；AtA表示隨機(jī)信號(hào)的幅值落在第i層幅值區(qū)間內(nèi)的第 Nl個(gè)時(shí)段，其中Nl表示 隨機(jī)信號(hào)的幅值落在第i層幅值區(qū)間內(nèi)的總次數(shù)值；A tlj表示信號(hào)幅值落在第i層幅值區(qū)間 內(nèi)的第j個(gè)時(shí)段;其中，j = l，2. . .Ni;
[0022] 基于上述條件，隨機(jī)信號(hào)的幅值x(t)落在第i層幅值區(qū)間（Χι，Χι+Δχ)內(nèi)的概率如 下：
[0024]式中，Τ表示觀測(cè)時(shí)間;Xl表示第i層幅值區(qū)間的下限;Χι+Δχ表示第i層幅值區(qū)間的 上限；
[0025]基于隨機(jī)信號(hào)的幅值域分析原理提出本實(shí)用新型的深海鉆井氣侵檢測(cè)信號(hào)處理 方法及處理電路。
[0026] 本實(shí)用新型的深海鉆井氣侵檢測(cè)信號(hào)處理方法包括以下步驟：
[0027] 1、先將待處理隨機(jī)信號(hào)幅值測(cè)量范圍[a，b]等分成m層幅值區(qū)間，m的取值根據(jù)分 析的實(shí)際情況進(jìn)行確定，本實(shí)施例中，m取值為64;再通過(guò)對(duì)基準(zhǔn)電壓進(jìn)行放大處理分別得 到待處理隨機(jī)信號(hào)幅值的測(cè)量下限a和待處理隨機(jī)信號(hào)幅值的測(cè)量上限b;最后采用m個(gè)等 阻值精密電阻串聯(lián)將待處理隨機(jī)信號(hào)幅值的測(cè)量下限a到待處理隨機(jī)信號(hào)幅值測(cè)量的上限 b之間的電平均分成m份，m份的分界點(diǎn)電平一一對(duì)應(yīng)為m級(jí)并聯(lián)比較器提供參考電平，其中， 將待處理隨機(jī)信號(hào)幅值的測(cè)量范圍[a，b]等分成m層幅值區(qū)間，每層待處理隨機(jī)信號(hào)幅值區(qū) 間寬度為：
[0029]式中，Λχ表示每層待處理隨機(jī)信號(hào)幅值區(qū)間寬度;b表示待處理隨機(jī)信號(hào)幅值測(cè) 量的上限;a表示待處理隨機(jī)信號(hào)幅值的測(cè)量下限;m表示在幅值測(cè)量范圍內(nèi)的分層份數(shù)； [0030]為了便于研究和計(jì)算，本實(shí)施例中，待處理隨機(jī)信號(hào)幅值測(cè)量的上限b等于待處理 隨機(jī)信號(hào)幅值的測(cè)量下限a的絕對(duì)值，即b= |a|，進(jìn)而根據(jù)式(3)得到待處理隨機(jī)信號(hào)幅值 測(cè)量的上限b的計(jì)算公式、待處理隨機(jī)信號(hào)幅值的測(cè)量下限a的計(jì)算公式、第i層的幅值區(qū)間 [Xi，Xi+ △ X]的幅值的計(jì)算公式和第i層的幅值區(qū)間[Xi，Xi+ △ X]中i的取值范圍，其中，待處 理隨機(jī)信號(hào)幅值的測(cè)量下限a的計(jì)算公式如下：
[0032]待處理隨機(jī)信號(hào)幅值測(cè)量的上限b的計(jì)算公式如下：
[0034] 第i層的幅值區(qū)間[Xi，Xi+A X]的幅值的計(jì)算公式如下：
[0035] xi = i Δ X (6)
[0036] 式中，Xl表示第i層幅值區(qū)間的下限（即以第i層幅值區(qū)間的下限表示第i層幅值）； i表示層數(shù)；
[0037] 第i層的幅值區(qū)間[Xi，Xi+A X]中i的取值范圍為
[0038]如圖2所示，本實(shí)施例中，待處理隨機(jī)信號(hào)幅值的測(cè)量范圍為(_5V，+5V)，等分成64 層，即& = -5￥々=5￥，!11 = 64，則每層待處理隨機(jī)信號(hào)幅值區(qū)間寬度為：
[0039] Ax = 10V/64 = 0.15625V
[0040] 先對(duì)基準(zhǔn)電壓+2.5V進(jìn)行同向放大，放大倍數(shù)為2,得到待處理隨機(jī)信號(hào)幅值測(cè)量 的上限+5V;再對(duì)放大電路得到的+5V進(jìn)行反向放大得到待處理隨機(jī)信號(hào)幅值的測(cè)量下限-5V;最后采用64個(gè)等阻值精密電阻串聯(lián)將+5V到-5V之間的電平均分成64層幅值區(qū)間，64層 幅值區(qū)間的分界點(diǎn)電平一一對(duì)應(yīng)為64級(jí)并聯(lián)比較器提供參考電平，其中，各層幅值區(qū)間分 界點(diǎn)的參考電平Vrefi為對(duì)應(yīng)各層幅值區(qū)間的幅值，通過(guò)式（6)計(jì)算得出分別為-SV，-4.84375V,...,0V,..,4.84375V,5V；
[0041] 2、m級(jí)并聯(lián)比較器的反向輸入端分別接收m份分界點(diǎn)電平作為參考電平，m級(jí)并聯(lián) 比較器的正向輸入端分別接收待測(cè)信號(hào)，待測(cè)信號(hào)同時(shí)與m個(gè)參考電平進(jìn)行比較，并在m級(jí) 并聯(lián)比較器的輸出端同時(shí)得到m個(gè)比較輸出信號(hào)，由于比較過(guò)程是并行的，因此保證了測(cè)量 的實(shí)時(shí)性以及較高的精度；
[0042] 3、如圖3所示，對(duì)各幅值區(qū)間上限比較器C1+1和下限比較器Q輸出信號(hào)進(jìn)行異或處 理，得到含有待測(cè)信號(hào)幅值x(t)落在各層幅值區(qū)間的時(shí)間寬度和時(shí)間寬度出現(xiàn)次數(shù)信息的 分層信號(hào)Cm，利用每一層幅值區(qū)間的時(shí)間寬度做開(kāi)門(mén)信號(hào)，并通過(guò)一時(shí)間計(jì)數(shù)器統(tǒng)計(jì)該層 幅值區(qū)間的時(shí)間寬度內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)鐘，以獲得m個(gè)時(shí)鐘，進(jìn)而獲得觀測(cè)時(shí)間值T內(nèi)待測(cè)信號(hào)幅值 x(t)落在該幅值區(qū)間內(nèi)的時(shí)間值，與此同時(shí)，通過(guò)一事件計(jì)數(shù)器統(tǒng)計(jì)該層幅值區(qū)間的時(shí)間 寬度出現(xiàn)次數(shù)，以獲得觀測(cè)時(shí)間值T內(nèi)待測(cè)信號(hào)幅值x(t)落在該幅值區(qū)間內(nèi)的總次數(shù)值K， 其中，觀測(cè)時(shí)間值Τ內(nèi)待測(cè)信號(hào)幅值x(t)落在第i層幅值區(qū)間內(nèi)的時(shí)間值!^公式如下：
[0043] Ti = ru · to (7)
[0044] 式中，m表示時(shí)鐘個(gè)數(shù);to表示標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘周期；
[0045] 4、分別對(duì)應(yīng)每一幅值區(qū)間所在層的編號(hào)，對(duì)觀測(cè)時(shí)間值T內(nèi)待測(cè)信號(hào)幅值x(t)落 在該幅值區(qū)間的時(shí)間值和總次數(shù)值進(jìn)行編號(hào)，并按編號(hào)依次上傳至計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)分別計(jì) 算觀測(cè)時(shí)間內(nèi)待測(cè)信號(hào)幅值落在每層幅值區(qū)間內(nèi)的平均時(shí)間值，并分別以觀測(cè)時(shí)間T內(nèi)待 測(cè)信號(hào)幅值x(t)落在每層幅值區(qū)間內(nèi)的平均時(shí)間值和時(shí)間值為縱坐標(biāo)，以該層幅值區(qū)間所 在層的編號(hào)為橫坐標(biāo)，分別繪制平均速率分布的直方圖（如圖4所示)和幅度概率分布圖（如 圖5所示），其中平均速率分布的直方圖反映出幅值變化速率，其值越大，說(shuō)明信號(hào)在此幅值 區(qū)間變化越慢;幅度概率分布圖能說(shuō)明信號(hào)幅值在每個(gè)幅值區(qū)間出現(xiàn)的概率，其中，觀測(cè)時(shí) 間T內(nèi)待測(cè)信號(hào)幅值x(t)落在第i層幅值區(qū)間( Χι，Χι+ΔΧ)內(nèi)的平均時(shí)間值耳，計(jì)算公式為：
[0047]式中，^表示觀測(cè)時(shí)間內(nèi)待測(cè)信號(hào)幅值落在第i層幅值區(qū)間內(nèi)的平均時(shí)間值。
[0048]如圖6所示，基于上述的深海鉆井氣侵檢測(cè)信號(hào)處理方法，提出本實(shí)用新型的深海 鉆井氣侵檢測(cè)信號(hào)處理電路，它包括一幅值分層與識(shí)別模塊1、一計(jì)數(shù)測(cè)量模塊2和一處理 顯示模塊3;幅值分層與識(shí)別模塊1包括一參考電平電路11、一比較器電路12和一異或門(mén)電 路13;
[0049] 參考電平電路11產(chǎn)生m個(gè)參考電平，同時(shí)確定待處理隨機(jī)信號(hào)幅值測(cè)量范圍的m層 幅值區(qū)間，并將m個(gè)參考電平發(fā)送給比較器電路12,比較器電路12包括m個(gè)比較器121，且每 一比較器121的負(fù)向輸入端分別接收一參考電平，每一比較器121的正向輸入端接收待測(cè)信 號(hào)，待測(cè)信號(hào)與每一參考電平分別進(jìn)行比較后產(chǎn)生m個(gè)比較輸出信號(hào)，m個(gè)比較輸出信號(hào)發(fā) 送到異或門(mén)電路13，異或門(mén)電路13包括m個(gè)異或門(mén)131，m個(gè)異或門(mén)131--對(duì)應(yīng)接收m個(gè)比較 輸出信號(hào)，并對(duì)相鄰的兩個(gè)比較輸出信號(hào)進(jìn)行異或處理，以得到含有待測(cè)信號(hào)幅值落在各 層幅值區(qū)間的時(shí)間寬度和時(shí)間寬度出現(xiàn)次數(shù)信息的分層信號(hào)，并將分層信號(hào)發(fā)送給計(jì)數(shù)測(cè) 量模塊2;
[0050] 計(jì)數(shù)測(cè)量模塊2包括m個(gè)時(shí)間計(jì)數(shù)器21、m個(gè)事件計(jì)數(shù)器22和一數(shù)據(jù)編碼電路23;每 一時(shí)間計(jì)數(shù)器21統(tǒng)計(jì)每一幅值區(qū)間的時(shí)間寬度內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)鐘，進(jìn)而獲得m個(gè)時(shí)間值，每一事件 計(jì)數(shù)器22統(tǒng)計(jì)每一幅值區(qū)間的時(shí)間寬度出現(xiàn)次數(shù)，進(jìn)而獲得m個(gè)總次數(shù)值，將m個(gè)時(shí)間值和m 個(gè)總次數(shù)值發(fā)送給數(shù)據(jù)編碼電路23,數(shù)據(jù)編碼電路23按照每一幅值區(qū)間所在層的編號(hào)，對(duì) 該幅值區(qū)間統(tǒng)計(jì)獲得的時(shí)間值和總次數(shù)值進(jìn)行編號(hào)，并將已編號(hào)的m個(gè)時(shí)間值和m個(gè)總次數(shù) 值發(fā)送給處理顯示模塊3,處理顯示模塊3根據(jù)已編號(hào)的m個(gè)時(shí)間值和m個(gè)總次數(shù)值分別繪制 出待測(cè)信號(hào)的幅度概率分布圖和平均速率分布直方圖。
[0051] 在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，如圖7所示，參考電平電路包括一基準(zhǔn)電壓芯片、兩放大 器、一分壓電路111和電阻R1~R6;其中，基準(zhǔn)電壓芯片提供+2.5V基準(zhǔn)電壓，分壓電路111包 括m個(gè)串聯(lián)連接的等阻值的精密電阻R7，R1的阻值為1 Ok，R2的阻值為5.1 k，R3的阻值為10k， R4的阻值為1 Ok，R5的阻值為7k，R6的阻值為1 Ok，R7的阻值為50 Ω ;
[0052] 第一放大器112的負(fù)向輸入端通過(guò)電阻R1接地，第一放大器112的正向輸入端通過(guò) 電阻R2連接基準(zhǔn)電壓芯片的輸出端，第一放大器112的輸出端通過(guò)電阻R3連接第一放大器 112的反向輸入端，第一放大器112的輸出端還通過(guò)電阻R4連接第二放大器113的反向輸入 端，第二放大器113的正向輸入端通過(guò)電阻R5接地，第二放大器113的輸出端通過(guò)電阻R6連 接第二放大器113的負(fù)向輸入端，第二放大器113的輸出端和第一放大器112的輸出端之間 連接分壓電路111。
[0053] 在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，如圖8所示，待測(cè)信號(hào)通過(guò)一隔直電容14發(fā)送到一電壓跟 隨器15的輸入端，電壓跟隨器15的輸入端通過(guò)一電阻R8接地，電壓跟隨器15的輸出端連接m 個(gè)比較器121的正向輸入端，每一比較器121的負(fù)向輸入端連接每一精密電阻R7的輸出端， 每相鄰兩個(gè)比較器121輸出端連接一異或門(mén)131的輸入端，每一異或門(mén)131的輸出端均連接 計(jì)數(shù)測(cè)量模塊2。
[0054]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，計(jì)數(shù)測(cè)量模塊2還包括一串口發(fā)送模塊24、一系統(tǒng)時(shí)鐘電 路25和一系統(tǒng)復(fù)位電路26;
[0055]串口發(fā)送模塊24用于將數(shù)據(jù)編碼電路23發(fā)送的已編號(hào)的m個(gè)時(shí)間值和m個(gè)總次數(shù) 值發(fā)送給處理顯示模塊3,系統(tǒng)時(shí)鐘電路25用于為串口發(fā)送模塊24、m個(gè)時(shí)間計(jì)數(shù)器21和m個(gè) 事件計(jì)數(shù)器22提供系統(tǒng)時(shí)鐘，系統(tǒng)復(fù)位電路26用于為串口發(fā)送模塊24、m個(gè)時(shí)間計(jì)數(shù)器21和 m個(gè)事件計(jì)數(shù)器22提供系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)。
[0056]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，處理顯不模塊3包括一串口接收模塊31、一數(shù)據(jù)解碼模塊 32和一圖形繪制模塊33;串口接收模塊31接收串口發(fā)送模塊24發(fā)送的所有數(shù)據(jù)，并將所有 數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)解碼模塊32,數(shù)據(jù)解碼模塊32對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼后，得到觀測(cè)時(shí)間內(nèi)待 測(cè)信號(hào)幅值落在各層幅值區(qū)間的時(shí)間值和總次數(shù)值，并將時(shí)間值和總次數(shù)值發(fā)送給圖形繪 制模塊33,圖形繪制模塊33根據(jù)時(shí)間值和總次數(shù)值及其對(duì)應(yīng)所在幅值區(qū)間層編號(hào)繪制待測(cè) 信號(hào)的幅度概率分布圖和平均速率分布的直方圖。
[0057]上述實(shí)施例僅用于說(shuō)明本實(shí)用新型，其中各部件的結(jié)構(gòu)、連接方式和制作工藝等 都是可以有所變化的，凡是在本實(shí)用新型技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行的等同變換和改進(jìn)，均不 應(yīng)排除在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之外。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種深海鉆井氣侵檢測(cè)信號(hào)處理電路，其特征在于:它包括一幅值分層與識(shí)別模塊、 一計(jì)數(shù)測(cè)量模塊和一處理顯示模塊;所述幅值分層與識(shí)別模塊包括一參考電平電路、一比 較器電路和一異或門(mén)電路，其中，比較器電路包括m個(gè)比較器，異或門(mén)電路包括m個(gè)異或門(mén)； 每一所述比較器的負(fù)向輸入端連接所述參考電平電路的相應(yīng)輸出端，每一所述比較器的正 向輸入端連接待測(cè)信號(hào)輸出端，每一所述比較器的輸出端分別連接每一異或門(mén)的輸入端， 每一異或門(mén)的輸出端連接所述計(jì)數(shù)測(cè)量模塊，所述計(jì)數(shù)測(cè)量模塊統(tǒng)計(jì)獲得觀測(cè)時(shí)間值內(nèi)待 測(cè)信號(hào)幅值落在每一幅值區(qū)間的時(shí)間值和總次數(shù)值，并發(fā)送給所述處理顯示模塊，所述處 理顯示模塊對(duì)觀測(cè)時(shí)間值內(nèi)待測(cè)信號(hào)幅值落在每一幅值區(qū)間的時(shí)間值和總次數(shù)值進(jìn)行處 理，并繪制平均速率分布直方圖和幅度概率分布圖。2. 如權(quán)利要求1所述深海鉆井氣侵檢測(cè)信號(hào)處理電路，其特征在于:所述計(jì)數(shù)測(cè)量模塊 包括m個(gè)時(shí)間計(jì)數(shù)器、m個(gè)事件計(jì)數(shù)器和一數(shù)據(jù)編碼電路;每一所述時(shí)間計(jì)數(shù)器的輸入端連 接每一所述異或門(mén)的輸出端，每一所述時(shí)間計(jì)數(shù)器的輸出端連接所述數(shù)據(jù)編碼電路的輸入 端，每一所述事件計(jì)數(shù)器的輸入端連接每一所述異或門(mén)的輸出端，每一所述事件計(jì)數(shù)器的 輸出端連接所述數(shù)據(jù)編碼電路的輸入端，所述數(shù)據(jù)編碼電路的輸出端連接所述處理顯示模 塊。3. 如權(quán)利要求1所述深海鉆井氣侵檢測(cè)信號(hào)處理電路，其特征在于:所述參考電平電路 包括一基準(zhǔn)電壓芯片、一第一放大器、一第二放大器、一分壓電路和第一~第六電阻;其中， 所述分壓電路包括m個(gè)串聯(lián)連接的等阻值的精密電阻;所述第一放大器的負(fù)向輸入端通過(guò) 所述第一電阻接地，所述第一放大器的正向輸入端通過(guò)所述第二電阻連接所述基準(zhǔn)電壓芯 片的輸出端，所述第一放大器的輸出端通過(guò)所述第三電阻連接所述第一放大器的反向輸入 端，所述第一放大器的輸出端還通過(guò)所述第四電阻連接所述第二放大器的反向輸入端，所 述第二放大器的正向輸入端通過(guò)所述第五電阻接地，所述第二放大器的輸出端通過(guò)所述第 六電阻連接所述第二放大器的負(fù)向輸入端，所述第二放大器的輸出端和第一放大器的輸出 端之間連接所述分壓電路。4. 如權(quán)利要求2所述深海鉆井氣侵檢測(cè)信號(hào)處理電路，其特征在于:所述參考電平電路 包括一基準(zhǔn)電壓芯片、一第一放大器、一第二放大器、一分壓電路和第一~第六電阻;其中， 所述分壓電路包括m個(gè)串聯(lián)連接的等阻值的精密電阻;所述第一放大器的負(fù)向輸入端通過(guò) 所述第一電阻接地，所述第一放大器的正向輸入端通過(guò)所述第二電阻連接所述基準(zhǔn)電壓芯 片的輸出端，所述第一放大器的輸出端通過(guò)所述第三電阻連接所述第一放大器的反向輸入 端，所述第一放大器的輸出端還通過(guò)所述第四電阻連接所述第二放大器的反向輸入端，所 述第二放大器的正向輸入端通過(guò)所述第五電阻接地，所述第二放大器的輸出端通過(guò)所述第 六電阻連接所述第二放大器的負(fù)向輸入端，所述第二放大器的輸出端和第一放大器的輸出 端之間連接所述分壓電路。5. 如權(quán)利要求3或4所述深海鉆井氣侵檢測(cè)信號(hào)處理電路，其特征在于:所述待測(cè)信號(hào) 通過(guò)一隔直電容發(fā)送到一電壓跟隨器的輸入端，所述電壓跟隨器的輸入端通過(guò)一第七電阻 接地，所述電壓跟隨器的輸出端連接m個(gè)所述比較器的正向輸入端，每一所述比較器的負(fù)向 輸入端連接每一所述精密電阻的輸出端，每相鄰兩個(gè)所述比較器輸出端連接一所述異或門(mén) 的輸入端，每一所述異或門(mén)的輸出端均連接所述計(jì)數(shù)測(cè)量模塊。6. 如權(quán)利要求1或2或3或4所述深海鉆井氣侵檢測(cè)信號(hào)處理電路，其特征在于:所述處 理顯示模塊包括一串口接收模塊、一數(shù)據(jù)解碼模塊和一圖形繪制模塊;所述串口接收模塊 接收所述計(jì)數(shù)測(cè)量模塊的串口發(fā)送模塊發(fā)送的所有數(shù)據(jù)，并將所有數(shù)據(jù)發(fā)送給所述數(shù)據(jù)解 碼模塊，所述數(shù)據(jù)解碼模塊對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼后，得到觀測(cè)時(shí)間內(nèi)待測(cè)信號(hào)幅值落在各 層幅值區(qū)間的時(shí)間值和總次數(shù)值，并將時(shí)間值和總次數(shù)值發(fā)送給所述圖形繪制模塊，所述 圖形繪制模塊根據(jù)時(shí)間值和總次數(shù)值及其對(duì)應(yīng)所在幅值區(qū)間層編號(hào)繪制待測(cè)信號(hào)的幅度 概率分布圖和平均速率分布的直方圖。
【文檔編號(hào)】G06T11/00GK205644584SQ201620414141
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月9日
【發(fā)明人】何玉發(fā), 蔣世全, 趙輝, 古軍, 周建良, 李迅科, 謝彬, 周權(quán), 高飛, 李峰飛, 郝希寧
【申請(qǐng)人】中國(guó)海洋石油總公司, 中海油研究總院