一种用于光纤陀螺油井测斜仪的信号处理装置制造方法及图纸

技术编号:19020212 阅读:116 留言:0更新日期:2018-09-26 18:15
本发明专利技术公开了一种用于光纤陀螺油井测斜仪的信号处理装置,本发明专利技术的信号处理电路包括DSP芯片和DC/DC模块,DSP芯片的串行外设接口SPI与FLASH存储器双向连接;DSP芯片的串行通信接口SCI与隔离接收模块连接;DSP芯片的正交编码脉冲接口QEP与波形整形模块连接;脉冲宽度调制PWM接口经光耦隔离模块与驱动放大电路连接,驱动放大电路的电流信号经运算放大模块与DSP芯片的数字模拟信号转换接口A/D连接;DSP芯片上设有输入/输出接口I/O。本发明专利技术不同于进口用单片机实现外围电路控制,也不同于传统用大量外设芯片实现外围设备的控制,具有技术先进性。本发明专利技术具有结构简单、重量轻、性价比高、结构组件间易拆卸使可维护性强的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种用于光纤陀螺油井测斜仪的信号处理装置
本专利技术涉及一种用于光纤陀螺油井测斜仪的信号处理装置,属于原油开采仪器

技术介绍
在原油开采钻井初期,由于没有套管的影响,传统的方法是采用磁通门配合其它仪器完成油井井迹的测量。在油井下完套管后,由于受套管屏蔽地磁场的影响,再采用磁通门配合其它仪器已经无法完成油井井迹的测量。因此传统方法不适应油井下套管后的测试,制约了油井的后期开发和生产。为了解决上述技术问题,前后出现了采用动力调谐陀螺仪与加速度计结合的定点测斜仪和连续测斜仪。但由于动力调谐陀螺仪不适应井下的恶劣工作环境,仪器在使用中很容易损坏,严重影响仪器的正常使用。随着高精度光纤陀螺技术的日益成熟,光纤陀螺油井测斜仪已经成为发展趋势。光纤陀螺油井测斜仪是一种利用光纤陀螺和加速度计作为方位传感器测量井眼倾斜角及方位的油井测量仪器。光纤陀螺油井测斜仪中的信号处理电路是仪器的重要组成部分。但现有的信号处理电路多采用单片机作为核心部件,单片机与很多外围电路连接,电路复杂,电路体积庞大,电路布板难度大,功耗较大,难以适应井下严酷的热应力。且数据处理能力较弱,难以满足大量浮点运算所产生的时延。另外现有信号处理电路存储器容量小,无法记录仪器完整的工作过程,不利于后期对环境信息的分析。因此,现有技术还存在一些缺陷和不足,有待进一步改进。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于光纤陀螺油井测斜仪的信号处理装置,以提高光纤陀螺油井测斜仪信号处理电路的井下适应能力,并完整记录仪器在井下的工作过程,为后期的信息分析提供依据,同时简化信号处理电路结构,降低仪器的维护成本,从而克服现有技术的不足。为实现上述目的,本专利技术采用如下技术方案:本专利技术的一种用于光纤陀螺油井测斜仪的信号处理装置,包括信号处理电路和外围设备;信号处理电路包括DSP芯片和DC/DC模块,DSP芯片的串行外设接口SPI与FLASH存储器双向连接;DSP芯片的串行通信接口SCI与隔离接收模块连接;DSP芯片的正交编码脉冲接口QEP与波形整形模块连接;脉冲宽度调制PWM接口经光耦隔离模块与驱动放大电路连接,驱动放大电路的电流信号经运算放大模块与DSP芯片的数字模拟信号转换接口A/D连接;DSP芯片上设有输入/输出接口I/O;所述外围设备包括数据采集电路、直流电机、光电编码器和WTS通讯短节;数据采集电路与信号处理电路中的隔离接收模块连接;直流电机与信号处理电路中驱动放大电路的输出信号连接,直流电机输出轴的尾部安装有光电编码器,光电编码器的信号输出端与信号处理电路中的波形整形模块连接;WTS通讯短节一端与信号处理电路中DSP芯片的输入/输出接口I/O连接,WTS通讯短节另一端与地面测试系统连接。前述信号处理装置中,所述DSP芯片采用TI公司的TMS320F2812型芯片。前述信号处理装置中,所述FLASH存储器采用64M大容量FLASH存储器。前述信号处理装置中,所述隔离接收模块采用HCPL-5231高速光耦,将接收数据采集电路的差分信号RX+、RX-转换为无极性的RX单端信号输入DSP芯片的串行通信接口SCI接口。前述信号处理装置中,所述光电编码器采用SCANCON公司的微型空心轴编码器,直流电机旋转一周产生1024个脉冲;光电编码器设有A、B和Z三个通道,A和B通道正交,每个通道有负载时输出最大输出电流为20mA,空载为30mA;输出信号兼容TTL电平。前述信号处理装置中,所述驱动放大电路的电流信号采用采样电阻R1采样,并经电流传感器转换成电流信号与运算放大器连接;电阻R1阻值为0.1Ω,精度为±0.25%。由于采用了上述技术方案,本专利技术与现有技术相比,本专利技术的信号处理电路由串行外设接口SPI驱动64M大容量FLASH存储器,可完全记录产品在一次下井所产生的各种姿态数据,以便后续回放分析数据,掌握产品真实工况;本专利技术DSP芯片采用自带的正交编码脉冲接口QEP接收光电编码器的信号可实现转位机构的半闭环控制,增强寻北精度,提高产品性能;本专利技术采用直流电机电流检测机制,使直流电机控制更加安全可靠,在转位机构转为至堵转位置处自动断电,减少由于控制电机而产生的功耗,提高了电机的使用寿命,增强了系统的安全性;本专利技术DSP芯片采用自带的脉冲宽度调制PWM接口对直流电机进行调速控制,有效减少了外围电路,使直流电机控制更加经济和便于调速,有效减少直流电机转速过大所产生的过冲,提高了产品精度;本专利技术的光耦隔离模块使得转位部分电源地和数字部分电源地完全隔离开,大大增强了数字信号处理电路的电源环境,提高了产品抗干扰能力,增强了产品可靠性。附图说明图1是本专利技术的结构示意图;图2是数据采集电路与信号处理电路连接的原理图;图3是光电编码器的示意图;图4是脉冲计数时序图;图5是电机反转时T2CNT计数示意图;图6是电流信号检测框图;图7是PWM脉冲示意图;图8是周期性PWM矩形脉冲示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。本专利技术的一种用于光纤陀螺油井测斜仪的信号处理装置,如图1所示,包括信号处理电路和外围设备;信号处理电路包括DSP芯片和DC/DC模块,DSP芯片采用TI公司的TMS320F2812型芯片。DSP芯片的串行外设接口SPI与FLASH存储器双向连接;FLASH存储器采用64M大容量FLASH存储器。DSP芯片的串行通信接口SCI与隔离接收模块连接;DSP芯片的正交编码脉冲接口QEP与波形整形模块连接;脉冲宽度调制PWM接口经光耦隔离模块与驱动放大电路连接,驱动放大电路的电流信号经运算放大模块与DSP芯片的数字模拟信号转换接口A/D连接;DSP芯片上设有输入/输出接口I/O。所述外围设备包括数据采集电路、直流电机、光电编码器和WTS通讯短节;数据采集电路与信号处理电路中的隔离接收模块连接;直流电机与信号处理电路中驱动放大电路的输出信号连接,直流电机输出轴的尾部安装有光电编码器,光电编码器的信号输出端与信号处理电路中的波形整形模块连接;WTS通讯短节一端与信号处理电路中DSP芯片的输入/输出接口I/O连接,WTS通讯短节另一端与地面测试系统连接。前述隔离接收模块采用HCPL-5231高速光耦,将接收数据采集电路的差分信号RX+、RX-转换为无极性的RX单端信号输入DSP芯片的串行通信接口SCI接口。前述光电编码器采用SCANCON公司的微型空心轴编码器,直流电机旋转一周产生1024个脉冲;光电编码器设有A、B和Z三个通道,A和B通道正交,每个通道有负载时输出最大输出电流为20mA,空载为30mA;输出信号兼容TTL电平。前述电流信号采用采样电阻R1采样,并经电流传感器转换成电流信号与运算放大器连接;电阻R1阻值为0.1Ω,精度为±0.25%。实施例本例用于光纤陀螺油井测斜仪的信号处理装置,主要完成陀螺加表串行数据接收、原始数据滤波、初始导航矩阵和连续导航矩阵的解算、导航过程数据存储、寻真北转位机构的半闭环控制、光电编码器信号的获取、驱动曼码芯片的串行数据输出等功能。用于光纤陀螺油井测斜仪的信号处理装置组成如图1所示。由虚线框内的信号处理电路和位于虚线框外的外围设备构成。信号处理电路由用于接收数据采集电路的隔离接收模块、用于接收直流电机带动的光电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于光纤陀螺油井测斜仪的信号处理装置,包括信号处理电路和外围设备;其特征在于:信号处理电路包括DSP芯片和DC/DC模块,DSP芯片的串行外设接口SPI与FLASH存储器双向连接;DSP芯片的串行通信接口SCI与隔离接收模块连接;DSP芯片的正交编码脉冲接口QEP与波形整形模块连接;脉冲宽度调制PWM接口经光耦隔离模块与驱动放大电路连接,驱动放大电路的电流信号经运算放大模块与DSP芯片的数字模拟信号转换接口A/D连接;DSP芯片上设有输入/输出接口I/O;所述外围设备包括数据采集电路、直流电机、光电编码器和WTS通讯短节;数据采集电路与信号处理电路中的隔离接收模块连接;直流电机与信号处理电路中驱动放大电路的输出信号连接,直流电机输出轴的尾部安装有光电编码器,光电编码器的信号输出端与信号处理电路中的波形整形模块连接;WTS通讯短节一端与信号处理电路中DSP芯片的输入/输出接口I/O连接,WTS通讯短节另一端与地面测试系统连接。

【技术特征摘要】
1.一种用于光纤陀螺油井测斜仪的信号处理装置,包括信号处理电路和外围设备;其特征在于:信号处理电路包括DSP芯片和DC/DC模块,DSP芯片的串行外设接口SPI与FLASH存储器双向连接;DSP芯片的串行通信接口SCI与隔离接收模块连接;DSP芯片的正交编码脉冲接口QEP与波形整形模块连接;脉冲宽度调制PWM接口经光耦隔离模块与驱动放大电路连接,驱动放大电路的电流信号经运算放大模块与DSP芯片的数字模拟信号转换接口A/D连接;DSP芯片上设有输入/输出接口I/O;所述外围设备包括数据采集电路、直流电机、光电编码器和WTS通讯短节;数据采集电路与信号处理电路中的隔离接收模块连接;直流电机与信号处理电路中驱动放大电路的输出信号连接,直流电机输出轴的尾部安装有光电编码器,光电编码器的信号输出端与信号处理电路中的波形整形模块连接;WTS通讯短节一端与信号处理电路中DSP芯片的输入/输出接口I/O连接,WTS通讯短节另一端与地面测试系统连接。2.根据权利要求1所述用于光纤陀螺油井测斜仪的信号处理装置,其特征在于:所...

【专利技术属性】
技术研发人员:徐宏江郭俊超
申请(专利权)人:贵州航天控制技术有限公司
类型:发明
国别省市:贵州,52

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