多负载下的单芯测井电缆通信系统

发布时间：2021-03-07 17:03

　　为实现油田测井信息传输,监测井下环境及产层生产动态,研制基于单芯铠装电缆信号传输的多负载深井通信系统。利用井下遥测系统对采集到的各储层信息进行曼彻斯特码编码调制,以数据包为单位整体上传至地面系统进行解调,解析得到的数据通过总线发送到人机交互系统。基于等效电路建模分析单芯电缆信道特征,根据信号在测井电缆上的传输特点,实现深井条件下的多层信息实时传输。系统已在胜利油田进行安装使用。现场测试结果显示,在150℃的高温环境下,该系统信息传输稳定,误码率最高仅为0.0127%,传输速率为300 bit/s,可实现复杂井况下的多油层监测信息传输。 

【文章来源】：测井技术. 2020,44(03)

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

单芯电缆信道等效电路模型

系统总体设计框图见图2。编码电路的设计功能是实现单端信号对双端信号的编码转换和功率放大。前端电路实现运算放大,根据信道通频带宽的特点,设计使用高温的功率放大器件实现信号的功率放大,根据二极管的特性及原理对调制信号的输出端进行幅度限制[11]。电路系统具有幅度相同,相位相反的增益,数据采用差分的曼彻斯特编码,板级间进行电气隔离。图3 编解码电路原理框图

图2 系统总体设计框图编解码电路设计框图见图3。相对于编码,解码电路的设计难度大,信号提取更复杂。信号经过单芯长电缆衰减后幅度低,噪声大。电缆上的曼彻斯特编码通过一阶微分转换提取高频成分,低通滤波进一步确保系统解码的稳定性。幅值放大、电压比较等一系列信号处理后可提取出2路正半轴信号成分并进行信号混合叠加,接入解码MCU进行软件的解调。信号经过解码电路的设计,差分的曼彻斯特编码信号恢复成为单端信号,降低了软件解码的复杂度,提高了解码的可靠性。通过软硬件结合的方式对系统进行有效信号的提取以及噪声抑制。由于信号频率成分主要集中在高频段,对于信号噪声的抑制,使用一定频率的低通滤波器进行优化,使电缆过冲降低,减小对比较器的影响。优化仿真对比结果见图4。其中信道CH1表示方波,模拟下遥测板发出的信号;CH3则为模拟的信号通过电缆之后的结果;信道CH2表示经过滤波后的电路测试效果。Multisim实验仿真表明:该系统在经过一定频率的低频滤波之后,信号过冲明显改善,波形更加平滑,解码误码率显著降低。

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3069484