一种石油测井领域地面系统自适应信号处理电路技术方案

本实用新型专利技术提供一种石油测井领域地面系统自适应信号处理电 路，包括井下信号接收处理电路、井上发送信号处理电路和控制电路， 其中井下信号接收处理电路包括放大电路、三级均衡补偿电路、比较 鉴别电路和幅度检测电路，井上发送信号处理电路包括信号处理电路 和功率放大电路，其特征是控制电路通过I2C接口控制接受处理电路 和发送信号处理电路的特性，控制电路分散在接收信号处理电路和发 送信号处理电路的各个部分。本实用新型专利技术运用了I2C接口的数字电位 器技术，能够存储电位器调整时的参数当再次挂接相同仪器时，不需 要再次调整电位器，只需将存储的数据调用即可；并应用均衡补偿技 术，适应多种信号处理。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种油田测井技术，特别涉及一种石油测井领域 地面系统设备中的信号处理技术。
技术介绍
现有地面系统中的自适应接口技术采用旋钮式电位器控制电路 增益及信号补偿。由于不具备存储功能，所以每当配接的井下仪器发 生变化时都要重新对电位器进行调整来满足电路所需的增益及补偿 强度，为工作带来很多的不便。而且现有仪器采用高通滤波和相位调 整的方法来实现高频及低频信号的补偿，这种方法不易调节，而且相 频特性不好，可适用的信号范围也不够宽。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种石油测井领域地面系统自适应信 号处理电路，能够对井下仪器上传的信号进行放大、滤波、均衡补偿 和比较鉴别的处理，并且对向井下发送的命令信号进行整理和放大处 理。实现本技术目的的技术方案是 一种石油测井领域地面系统 自适应信号处理电路，包括井下信号接收处理电路、井上发送信号处 理电路和控制电路，其中井下信号接收处理电路包括放大电路、三级 均衡补偿电路、比较鉴别电路和幅度检测电路，井上发送信号处理电路包括信号处理电路和功率放大电路，其特征是控制电路通过i2c接口控制接受处理电路和发送信号处理电路的特性，控制龟路分散在接收信号处理电路和发送信号处理电路的各个部分，其中电压VGain 控制接收信号处理电路的增益大小,电压HbCtrl控制均衡补偿电路的 补偿频率，数字电位器IC30B控制补偿电路的补偿强度，数字电位 器IC30C控制井上发送信号处理电路发送功率的大小。信号处理部分电路中的模拟开关IC24控制井上发送信号处理电 路两种信号类型的选择，当模拟开关IC24的8脚导通时，信号是直 接放大；当模拟开关IC24的2脚导通时，信号是经滤波后再放大。均衡补偿电路是一组合电路，其中由R22、 R22a和数字电位器 IC30B构成一个可变电阻；C18、 C19和模拟乘法器IC9构成一个可 变电容，通过HbCtrl端电压改变电容，可适应不同速率和不同码制 在不同信道的传输，适应多种信号的处理。放大电路是一个由运放IC3组成的反相放大电路，其中R4、 R5 组成反相放大电路的输入电阻，R6、 R7、 R8和IC2B的光敏电阻部 分组成反馈电阻，RW1、 RW2、 R41、 R42、 R43、 R44、 C27及IC14B 的光敏电阻、IC13A的运算放大器组成一个可变电阻，使得控制电压 VGain与光敏电阻呈线性关系，通过电压VGain改变电阻，进而控制 整个电路的增益。本技术运用了 fC接口的数字电位器技术，能够存储电位器 调整时的参数当再次挂接相同仪器时，不需要再次调整电位器，只需 将存储的数据调用即可；并应用均衡补偿技术，适应多种信号处理。附图说明图l是信号处理板原理框图。图2是接收信号处理电路特性曲线。 图3是信号处理板井下信号接收电路放大部分电原理图。 图4是信号处理板井下信号接收电路比较鉴别部分电原理图。 图5是信号处理板井下信号接收电路均衡补偿部分电原理图。 图6是信号处理板井下信号接收电路幅度检测部分电原理图。 图7是信号处理板井上发送信号电路信号处理部分电原理图。 图8是信号处理板井上发送信号电路功率放大部分电原理图。具体实施方式如图1所示，本技术主要由三部分组成井下信号的接收处 理(图上部)、井上发送信号处理(图下部)和控制单元(图中部)。井下信号接收处理电路主要由放大电路、均衡补偿电路(有三 级)、比较鉴别电路组成。放大电路是一个主要由运放和光敏电阻型 的光耦组成能够控制电路增益的反相放大电路，但由于光耦控制端的 电流和电阻的关系非线性非常严重，不易控制。为了易于控制，使控制电压VGain与光敏电阻(增益)成线性关系，加入电压到电阻的 转化电路；均衡补偿电路主要由运算放大器和可变电容、可变电阻组 成，由反相放大电路演变而来。它可以通过HbCtrl端电压改变电容 的容值对高低电频信号进行不同强度的补偿， 一般高频补偿大低频补 偿小。设计为可变的电阻电容是为了适应不同速率和不同码制在不同 信道传输的信号。同样的电路设计成三级是为适应更多的信号；比较 鉴别电路是为了将信号恢复为真正的数字电路，主要由迟滞比较器组成，完成信号的正比较、过零比较、负比较，它可以将归零信号转化 为不归零信号。井上发送命令信号的处理发送信号处理分两种情况 一种是对于发送20.8333Kbps的曼彻斯特码的处理。电路包括模拟开关、发送 激励、发送驱动三大块；另一种是对于发送300bps归零串口的处理， 电路包括低通滤波处理、模拟开关、发送激励、发送驱动四块。控制电路通过fC接口控制接受和发送电路的特性，控制电路分 散在接收信号处理电路和发送信号处理电路的各个部分，其中电压 VGain控制接收信号处理电路的增益大小；电压HbCtrl控制均衡补 偿电路的补偿频率，数字电位器IC30B控制补偿电路的补偿强度； 信号幅度检测电路用于检测处理后的接收信号幅度是否合适(一般为 5Vpp);模拟开关IC24控制井上发送信号处理电路两种信号类型的 选择；数字电位器IC30C控制井上发送信号处理电路发送功率的大 小。如图2所示，本技术能够实现将井下上传信号中频率小于 fmin及大于fmax的信号滤掉，而将我们所需要的频率大于finin小于 fmax的信号进行频率补偿。 井下信号的接收处理过程井下仪器上传信号(数字型)通过驱动经由电缆、隔离耦合电路 传送到地面(信号的传输路径成为信道)。由于电缆有分部电容、分 布电感和分布电阻的存在，使得信号各个频率分量的衰减和延时不 同，就是说信道不够平坦，引起信号的变形。频率低的信号衰减小、延时短，频率高信号衰减大、延时长。经信道传来的信号不单是幅度 的衰减，还有波形的畸变。所以接收电路除要将衰减的信号放大到合 适的幅度以外，还需要均衡补偿高频分量的信号。在一定程度上纠正畸变的数据信号。接收电路的特性如图2所示。为实现此功能，接收 电路使用了放大电路、均衡补偿电路(3级)。为最终还原成数字信 号，接收电路还应用了比较鉴别电路。如图3，放大电路，是一个由 运放(IC3)组成的反相放大电路R4、 R5等组成反相放大组态的输 入电阻，R6、R7、R8和IC2的光敏电阻部分组成反馈电阻。其中IC2B 是一个光敏电阻型的光耦器件。改变光耦控制电流即可改变光敏电阻 的阻值，从而控制放大电路的增益。但由于光耦的控制电流和电阻的 关系非线性非常严重，不易控制。为使其易于控制，加入了下半部分 的电路，使得控制电压VGain与光敏电阻(增益)呈线性关系。虚 框内的电路相当于一个可变电阻，通过电压VGain改变电阻，进而 控制整个电路的增益；而后将信号送到均衡补偿电路，均衡补偿电路 见图5，均衡补偿电路是由反相放大电路演变来的，若去掉R22以下 的部分，则电路就是一个交流耦合的反相放大电路。但由于有电阻 R22及以下电路存在，使得电路有些复杂。其中R22、 R22a和IC30B (数字电位器)构成一个可变电阻C18、 C19和IC9 (模拟乘法器) 构成一个可变电容，通过HbCtrl端电压改变电容。只所以将电阻电 容设计为可变的是为适应不同速率和不同码制在不同信道传输的信 号。电路中由电压HbCtrl控制均衡补偿频率，数字电位器IC本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石油测井领域地面系统自适应信号处理电路，包括井下信号接收处理电路、井上发送信号处理电路和控制电路，其中井下信号接收处理电路包括放大电路、三级均衡补偿电路、比较鉴别电路和幅度检测电路，井上发送信号处理电路包括信号处理电路和功率放大电路，其特征是控制电路通过Ｉ↑［２］Ｃ接口控制井下信号接收处理电路和井上发送信号处理电路的特性，控制电路分散在井下信号接收处理电路和井上发送信号处理电路的各个部分，其中电压ＶＧａｉｎ控制井下信号接收处理电路的增益大小，电压ＨｂＣｔｒｌ控制均衡补偿电路的补偿频率，数字电位器ＩＣ３０Ｂ控制均衡补偿电路的补偿强度，数字电位器ＩＣ３０Ｃ控制井上发送信号处理电路发送功率的大小。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：詹保平，付国奇，
申请(专利权)人：西安威盛电子仪器有限公司，
类型：实用新型
国别省市：87