隨鉆測井儀的接收電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明實施例公開了一種隨鉆測井儀的接收電路。該隨鉆測井儀的接收電路包括：至少一個子接收電路；其中，每個子接收電路包括差分儀表運放電路，用于去除接收信號的共模干擾信號，且控制接收信號中的有效信號在預設的量程內(nèi)波動；程控衰減電路，用于對所述差分儀表運放電路輸出的有效信號進行衰減；高通有源模擬濾波器，用于濾除經(jīng)過所述程控衰減電路衰減的有效信號中的低頻噪聲信號；第一程控放大電路，用于對經(jīng)過所述高通有源模擬濾波器濾除低頻噪聲信號的有效信號進行放大；低通有源模擬濾波器，用于濾除經(jīng)過所述程控放大電路放大的有效信號中的高頻噪聲信號。
【專利說明】隨鉆測井儀的接收電路

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及隨鉆測井儀【技術領域】，尤其涉及一種隨鉆測井儀的接收電路。

【背景技術】
[0002]隨鉆測井儀在鉆井同時測量地層物理參數(shù)，可減少測井時間，更能真實的反應原狀地層的地質(zhì)特征，同時可以預測地層信息，降低不確定性，有利于及時有效的決策處理，減少鉆井風險。
[0003]與傳統(tǒng)的測井方式相比隨鉆測井存在振幅遠遠大于地層波的鉆桿波(6KHz以下)，在偶極子聲源的激發(fā)下，鉆桿產(chǎn)生的撓曲波與地層中的撓曲波之間產(chǎn)生嚴重的干擾。由于鉆桿波的幅度遠遠大于底層撓曲波，如果在隨鉆測井儀的接收電路直接將接收到的傳感器輸出的接收信號發(fā)送至數(shù)字信號處理(digital signal processor，DSP)模塊進行數(shù)字濾波，則模數(shù)(AD)轉換的大部分精度都花費在無用且幅度很大的鉆桿波上。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明實施例提供一種隨鉆測井儀的接收電路，該隨鉆測井儀的接收電路可對接收到的傳感器輸出的接收信號進行濾波，可大幅度減少低頻鉆桿波對接收信號的影響，將有效地提高接收信號的精度，以將精度較高的接收信號發(fā)送至DSP模塊處理。
[0005]本發(fā)明實施例提供一種隨鉆測井儀的接收電路，所述隨鉆測井儀的接收電路包括:至少一個子接收電路；
[0006]其中，每個子接收電路包括:
[0007]差分儀表運放電路，用于去除接收信號的共模干擾信號，且控制接收信號中的有效信號在預設的量程內(nèi)波動；
[0008]程控衰減電路，用于對所述差分儀表運放電路輸出的有效信號進行衰減；
[0009]高通有源模擬濾波器，用于濾除經(jīng)過所述程控衰減電路衰減的有效信號中的低頻噪聲信號；
[0010]第一程控放大電路，用于對經(jīng)過所述高通有源模擬濾波器濾除低頻噪聲信號的有效信號進行放大；
[0011]低通有源模擬濾波器，用于濾除經(jīng)過所述程控放大電路放大的有效信號中的高頻噪聲信號。
[0012]進一步地，所述高通有源模擬濾波器具體為切比雪夫型11階高通有源模擬濾波器。
[0013]進一步地，所述低通有源模擬濾波器具體為4階低通有源模擬濾波器。
[0014]進一步地，所述每個子接收電路還包括:第二程控放大電路，用于對經(jīng)過所述低通有源模擬濾波器濾除高頻噪聲信號的有效信號進行放大。
[0015]進一步地，其特征在于，所述第二程控放大電路對信號的放大幅度為所述第一程控放大電路對信號的放大幅度的16倍。
[0016]進一步地，所述程控衰減電路包括8個衰減檔位，且每兩個檔位之間的幅度相差3dB ;所述第一程控放大電路包括8個衰減檔位和4個增益檔位，且每兩個檔位之間的幅度相差3dB ;所述第二程控放大電路包括8個衰減檔位和4個增益檔位，且每兩個檔位之間的幅度相差3dB。
[0017]進一步地，所述每個子接收電路還包括:控制寄存器，用于根據(jù)接收到的串行時鐘、串行命令字和鎖存信號分別向所述程控衰減電路、第一程控放大電路和第二程控放大電路輸出檔位控制信號，以控制所述程控衰減電路、第一程控放大電路和第二程控放大電路的檔位。
[0018]進一步地，所述子接收電路還包括:第一屏蔽開關；所述第一屏蔽開關用于接收經(jīng)過所述程控衰減電路衰減的有效信號和經(jīng)過所述高通有源模擬濾波器濾除低頻噪聲信號的有效信號，根據(jù)接收到的用于指示關閉所述第一屏蔽開關的信號向所述第一程控放大電路輸出經(jīng)過所述高通有源模擬濾波器濾除低頻噪聲信號的有效信號。
[0019]進一步地，所述子接收電路還包括:控制寄存器，用于根據(jù)接收到的串行時鐘、串行命令字和鎖存信號向所述第一屏蔽開關輸出用于指示關閉所述第一屏蔽開關的信號。
[0020]進一步地，所述子接收電路還包括:第二屏蔽開關；所述第二屏蔽開關用于接收經(jīng)過所述第一程控放大電路放大的有效信號和經(jīng)過所述低通有源模擬濾波器濾除高頻噪聲信號的有效信號，根據(jù)接收到的用于指示關閉所述第二屏蔽開關的信號向所述第二程控放大電路輸出經(jīng)過所述低通有源模擬濾波器濾除高頻噪聲信號的有效信號。
[0021]進一步地，所述子接收電路還包括:控制寄存器，用于根據(jù)接收到的串行時鐘、串行命令字和鎖存信號向所述第二屏蔽開關輸出用于指示關閉所述第二屏蔽開關的信號。
[0022]通過上述方案，該隨鉆測井儀的接收電路包括:至少一個子接收電路；其中，每個子接收電路包括:差分儀表運放電路，程控衰減電路，高通有源模擬濾波器，第一程控放大電路和低通有源模擬濾波器。因此該隨鉆測井儀的接收電路能夠對接收到的傳感器輸出的接收信號進行濾波，可大幅度減少低頻鉆桿波對接收信號的影響，將有效地提高接收信號的精度，以將精度較高的接收信號發(fā)送至DSP模塊處理。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明實施例提供的一種隨鉆測井儀的接收電路的結構示意圖；
[0024]圖2為本發(fā)明實施例提供的一種高通有源模擬濾波器的結構示意圖；
[0025]圖3為本發(fā)明實施例提供的一種低通有源模擬濾波器的結構示意圖；
[0026]圖4為本發(fā)明實施例提供的另一種隨鉆測井儀的接收電路的結構示意圖；
[0027]圖5為本發(fā)明實施例提供的又一種隨鉆測井儀的接收電路的結構示意圖；
[0028]圖6為本發(fā)明實施例提供的再一種隨鉆測井儀的接收電路的結構示意圖。

【具體實施方式】
[0029]為了使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本發(fā)明作進一步地詳細描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部份實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0030]如圖1所示，其為本發(fā)明實施例提供的一種隨鉆測井儀的接收電路結構示意圖的結構示意圖。
[0031]該隨鉆測井儀的接收電路100包括:至少一個子接收電路110。由于每一個子接收電路110的結構相同，因此圖1中僅示出一個子接收電路110的結構，并以此為例進行說明。
[0032]接收電路100的每一個子接收電路110均包括:差分儀表運放電路111，程控衰減電路112，高通有源模擬濾波器113，第一程控放大電路114和低通有源模擬濾波器115
[0033]其中，差分儀表運放電路111，用于去除接收信號的共模干擾信號，且控制接收信號中的有效信號在預設的量程內(nèi)波動。
[0034]例如，將接收信號中的有效信號控制在60% — 95%的供電電壓量程范圍內(nèi)。如果供電電壓為±12V，那么差分儀表運放電路111將接收信號中的有效信號控制在7.5V—11.5V之間，以使得差分儀表運放電路111輸出的有效信號盡可能的大以獲得較高的分辨率，同時又不能超越量程，以避免信號失真或畸變。
[0035]程控衰減電路112，用于對差分儀表運放電路111輸出的有效信號進行衰減。
[0036]具體地，該程控衰減電路112包括8個衰減檔位，且每兩個檔位之間的幅度相差3dB。程控衰減電路112根據(jù)接收到的檔位控制信號選擇檔位，對差分儀表運放電路111輸出的有效信號進行相應的衰減。
[0037]高通有源模擬濾波器113，用于濾除經(jīng)過程控衰減電路112衰減的有效信號中的低頻噪聲信號。
[0038]具體地，由于切比雪夫型濾波器在過渡帶衰減較快，并且和理想濾波器的頻率響應之間的誤差最小，雖然在通帶內(nèi)存在波動，但通過調(diào)整Q值(濾波器的品質(zhì)因數(shù))可以控制波動的幅度，因此在隨鉆測井儀的接收電路中選用切比雪夫型濾波器。
[0039]如圖2所示，該高通有源模擬濾波器113具體為切比雪夫型11階高通有源模擬濾波器。
[0040]切比雪夫型11階高通有源模擬濾波器為一個3階濾波器(1131)和四個2階濾波器(I 132、1133、1134和1135)和的累加。為保證將該切比雪夫型11階高通有源模擬濾波器在通帶內(nèi)的波動幅度控制在0.5dB范圍內(nèi)且將截止頻率控制在6.5kHz，首先根據(jù)該切比雪夫型高通有源模擬濾波器的階數(shù)(即11階)、需要控制的波動幅度(即0.5dB)和需要控制的截止頻率(即6.5kHz)通過查詢切比雪夫型濾波器的使用手冊，確定3階濾波器1131的Q值為1.045、2階濾波器1132的Q值為2.071、2階濾波器1133的Q值為3.643、2階濾波器1134的Q值為6.865,2階濾波器1135的Q值為21.75，則相應的也可獲知3階濾波器1131、2階濾波器1132、2階濾波器1133、2階濾波器1134、2階濾波器1135分別對應的截止頻率為:20kHz、11.52kHz,8.410kHz,7.035kHz,6.481kHz。然后針對一個3階濾波器和四個2階濾波器中的每一個濾波器，該濾波器中的標準電阻(接地的電阻)分別取2kD，然后根據(jù)該標準電阻和該濾波器相應的截止頻率，計算該濾波器中其它器件的取值，具體計算方法與現(xiàn)有技術相同，在此不再贅述。
[0041]第一程控放大電路114，用于對經(jīng)過高通有源模擬濾波器113濾除低頻噪聲信號的有效信號進行放大。
[0042]具體地，該第一程控放大電路114包括8個衰減檔位和4個增益檔位，且每兩個檔位之間的幅度相差3dB。第一程控放大電路114根據(jù)接收到的檔位控制信號選擇檔位，高通有源模擬濾波器113濾除低頻噪聲信號的有效信號進行放大。
[0043]低通有源模擬濾波器115，用于濾除經(jīng)過程控放大電路放大114的有效信號中的高頻噪聲信號。
[0044]具體地，如圖3所示，該低通有源模擬濾波器具體為4階低通有源模擬濾波器。其中各器件的取值方法與低通有源模擬濾波器113原理相同，在此不再贅述。
[0045]如圖4所示，子接收電路110還可以包括:第二程控放大電路116。
[0046]第二程控放大電路116，用于對經(jīng)過低通有源模擬濾波器115濾除高頻噪聲信號的有效信號進行放大。
[0047]具體地，第二程控放大電路116對信號的放大幅度為第一程控放大電路114對信號的放大幅度的16倍。因此，對應于第一程控放大電路114，該第二程控放大電路116包括8個衰減檔位和4個增益檔位，且每兩個檔位之間的幅度相差3dB。第二程控放大電路116根據(jù)接收到的檔位控制信號選擇檔位，低通有源模擬濾波器115濾除高頻噪聲信號的有效信號進行放大。
[0048]如圖5所示，子接收電路110還可以包括:第一屏蔽開關117和第二屏蔽開關118。
[0049]第一屏蔽開關117用于接收經(jīng)過程控衰減電路112衰減的有效信號和經(jīng)過高通有源模擬濾波器113濾除低頻噪聲信號的有效信號，根據(jù)接收到的用于指示關閉第一屏蔽開關117的信號向第一程控放大電路114輸出經(jīng)過高通有源模擬濾波器113濾除低頻噪聲信號的有效信號，根據(jù)接收到的用于指示打開第一屏蔽開關117的信號向第一程控放大電路114輸出經(jīng)過程控衰減電路112衰減的有效信號。
[0050]第二屏蔽開關118用于接收經(jīng)過第一程控放大電路114放大的有效信號和經(jīng)過低通有源模擬濾波器115濾除高頻噪聲信號的有效信號，根據(jù)接收到的用于指示關閉第二屏蔽開關118的信號向第二程控放大電路116輸出經(jīng)過低通有源模擬濾波器115濾除高頻噪聲信號的有效信號，根據(jù)接收到的用于指示打開第二屏蔽開關118的信號向第二程控放大電路116輸出經(jīng)過第一程控放大電路114放大的有效信號。
[0051]通過上述第一屏蔽開關117和第二屏蔽開關118可以控制該子接收電路110是否對接收信號進行濾波。
[0052]如圖6所示，子接收電路110還可以包括:控制寄存器119。
[0053]控制寄存器119，用于根據(jù)接收到的串行時鐘、串行命令字和鎖存信號分別向程控衰減電路112、第一程控放大電路114和第二程控放大電路116輸出檔位控制信號，以控制程控衰減電路112、第一程控放大電路114和第二程控放大電路116的檔位。
[0054]控制寄存器119，還可以用于根據(jù)接收到的串行時鐘、串行命令字和鎖存信號向第一屏蔽開關117輸出用于指示關閉或打開第一屏蔽開關117的信號。
[0055]控制寄存器119，還可以用于根據(jù)接收到的串行時鐘、串行命令字和鎖存信號向第二屏蔽開關118輸出用于指示關閉或打開第二屏蔽開關118的信號。
[0056]需要說明的是，控制寄存器119接收到的串行命令字可由隨鉆測井儀的信號采集電路發(fā)出，信號采集電路對采集到的信號進行分析，確定對信號的衰減及放大幅度，以及確定是否需要對該信號進行濾波，然后向控制寄存器119輸出相應的串行命令字?？刂萍拇嫫?19對接收到的串行命令字進行解析，并根據(jù)串行時鐘和鎖存信號分別向程控衰減電路112、第一程控放大電路114和第二程控放大電路116輸出檔位控制信號，向第一屏蔽開關117輸出用于指示關閉或打開第一屏蔽開關117的信號，向第二屏蔽開關118輸出用于指示關閉或打開第二屏蔽開關118的信號。具體地，控制寄存器119可以為四位寄存器，第一位寄存器向程控衰減電路112輸出檔位控制信號，第二位寄存器向第一程控放大電路114輸出檔位控制信號，第三位寄存器向第二程控放大電路116輸出檔位控制信號，第四位寄存器向第一屏蔽開關117和第二屏蔽開關118輸出用于指示關閉或打開第一屏蔽開關117和第二屏蔽開關118的信號。
[0057]通過利用本發(fā)明實施例提供的隨鉆測井儀的接收電路，由于該隨鉆測井儀的接收電路包括:至少一個子接收電路；其中，每個子接收電路包括:差分儀表運放電路，程控衰減電路，高通有源模擬濾波器，第一程控放大電路和低通有源模擬濾波器。因此該隨鉆測井儀的接收電路能夠對接收到的傳感器輸出的接收信號進行濾波，可大幅度減少低頻鉆桿波對接收信號的影響，將有效地提高接收信號的精度，以將精度較高的接收信號發(fā)送至DSP模塊處理。
[0058]以上所述的【具體實施方式】，對本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的【具體實施方式】而已，并不用于限定本發(fā)明的保護范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種隨鉆測井儀的接收電路，其特征在于，所述接收電路包括:至少一個子接收電路； 其中，每個子接收電路包括: 差分儀表運放電路，用于去除接收信號的共模干擾信號，且控制接收信號中的有效信號在預設的量程內(nèi)波動； 程控衰減電路，用于對所述差分儀表運放電路輸出的有效信號進行衰減； 高通有源模擬濾波器，用于濾除經(jīng)過所述程控衰減電路衰減的有效信號中的低頻噪聲信號; 第一程控放大電路，用于對經(jīng)過所述高通有源模擬濾波器濾除低頻噪聲信號的有效信號進行放大； 低通有源模擬濾波器，用于濾除經(jīng)過所述程控放大電路放大的有效信號中的高頻噪聲信號。
2.根據(jù)權利要求1所述的接收電路，其特征在于，所述高通有源模擬濾波器具體為切比雪夫型11階高通有源模擬濾波器。
3.根據(jù)權利要求1所述的接收電路，其特征在于，所述低通有源模擬濾波器具體為4階低通有源模擬濾波器。
4.根據(jù)權利要求1所述的接收電路，其特征在于，所述每個子接收電路還包括: 第二程控放大電路，用于對經(jīng)過所述低通有源模擬濾波器濾除高頻噪聲信號的有效信號進行放大。
5.根據(jù)權利要求4所述的接收電路，其特征在于， 所述第二程控放大電路對信號的放大幅度為所述第一程控放大電路對信號的放大幅度的16倍。
6.根據(jù)權利要求5所述的接收電路，其特征在于，所述程控衰減電路包括8個衰減檔位，且每兩個檔位之間的幅度相差3dB ; 所述第一程控放大電路包括8個衰減檔位和4個增益檔位，且每兩個檔位之間的幅度相差3dB ； 所述第二程控放大電路包括8個衰減檔位和4個增益檔位，且每兩個檔位之間的幅度相差3dBo
7.根據(jù)權利要求4所述的接收電路，其特征在于，所述每個子接收電路還包括: 控制寄存器，用于根據(jù)接收到的串行時鐘、串行命令字和鎖存信號分別向所述程控衰減電路、第一程控放大電路和第二程控放大電路輸出檔位控制信號，以控制所述程控衰減電路、第一程控放大電路和第二程控放大電路的檔位。
8.根據(jù)權利要求1所述的接收電路，其特征在于，所述子接收電路還包括:第一屏蔽開關; 所述第一屏蔽開關用于接收經(jīng)過所述程控衰減電路衰減的有效信號和經(jīng)過所述高通有源模擬濾波器濾除低頻噪聲信號的有效信號，根據(jù)接收到的用于指示關閉所述第一屏蔽開關的信號向所述第一程控放大電路輸出經(jīng)過所述高通有源模擬濾波器濾除低頻噪聲信號的有效信號。
9.根據(jù)權利要求8所述的接收電路，其特征在于，所述子接收電路還包括: 控制寄存器，用于根據(jù)接收到的串行時鐘、串行命令字和鎖存信號向所述第一屏蔽開關輸出用于指示關閉所述第一屏蔽開關的信號。
10.根據(jù)權利要求4所述的接收電路，其特征在于，所述子接收電路還包括:第二屏蔽開關; 所述第二屏蔽開關用于接收經(jīng)過所述第一程控放大電路放大的有效信號和經(jīng)過所述低通有源模擬濾波器濾除高頻噪聲信號的有效信號，根據(jù)接收到的用于指示關閉所述第二屏蔽開關的信號向所述第二程控放大電路輸出經(jīng)過所述低通有源模擬濾波器濾除高頻噪聲信號的有效信號。
11.根據(jù)權利要10所述的接收電路，其特征在于，所述子接收電路還包括: 控制寄存器，用于根據(jù)接收到的串行時鐘、串行命令字和鎖存信號向所述第二屏蔽開關輸出用于指示關閉所述第二屏蔽開關的信號。
【文檔編號】H03H7/01GK104485913SQ201410680194
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月24日 優(yōu)先權日:2014年11月24日
【發(fā)明者】張錚, 賀洪斌, 姚珺珺, 辛鵬來, 汪正波, 戴郁郁, 周吟秋 申請人:中國科學院聲學研究所