CN201321854Y - 一种测井仪器电缆信号恢复处理单元 - Google Patents

Abstract

一种测井仪器电缆信号恢复处理单元。主要解决现有的测井电缆上传到地面的正负脉冲信号分离困难的问题。其特征在于：比较器U4A信号输出端分别接D触发器(U1A，U2B)的管脚(3，10)；比较器U4B信号输出端分别接D触发器(U1B，U2A)的管脚(11，4)，D触发器(U1A，U2A)管脚(1，3)与D触发器(U1B，U2B)管脚(13，11)对应相连，D触发器(U2B，U2A)管脚(13，1)分别接或门U3A两个输入端，D触发器(U1A，U1B)管脚(4，10)同时接或门U3A输出端；D触发器的管脚(5，9)接电源，其管脚(6，8)接地，触发器(U2A，U2B)的管脚(1，13)接输出端。该处理单元具有正负脉冲信号分离简单，适用范围广的优点。

Description

一种测井仪器电缆信号恢复处理单元

技术领域：

本实用新型涉及油田测井地面采集领域所用的一种设备，尤其是一种测井仪器电缆信号恢复处理单元。

背景技术：

在油田测井领域的地面数据采集系统中，正负脉冲分离处理电路是非常普遍和不可缺少的。特别是国产的大多数井下仪器通过测井电缆上传到地面的信号基本都采用正负复合脉冲(正脉冲的频率或周期代表一个测量参数，负脉冲的频率或周期也代表一个测量参数，二个参数互相独立)，或者各种基带脉冲编码信号(如归偏曼码、PCM3506等)。由于这些信号在形式上都是正负复合脉冲信号，需要测井地面系统要具备正负脉冲分离的能力，将分离出来的两路信号再按照信号方式的不同分别进行脉冲的频率、周期测量或按不同的编码协议进行解码，完成数据的采集。可由于电缆传输特性的影响，井下仪通过测井电缆上传的测井信号都存在一定幅度的衰减和畸变。

传统的地面正负脉冲分离电路一般均采用前置放大、滤波、电平比较等几步处理来对信号进行整形、还原、分离出正、负脉冲；这种电路比较简单，一般只适合较低频率段的脉冲或编码信号。而对于较高频率段的脉冲或编码信号，一般还在前端再加上一级阻抗匹配或均衡；但该阻抗匹配或均衡电路调试比较困难，主要是因为传统的阻抗匹配电路一般采用电感、电阻、电容等无源器件组合来实现，加上测井信号的频率范围较宽(1Hz～几百KHz)、测井电缆的长度不定(3000米～8000米)、不同厂家不同型号的电缆特性不一样、不同井下仪器信号驱动电路的输出阻抗和驱动能力也不相同，地面系统的阻抗匹配电路参数经常需要较大地调整。国内外许多测井地面系统生产厂家在电缆信号匹配和均衡电路上都想实现自适应，但技术难度大，目前尚无比较实用的的电路。而手动调节时，由于要调节的器件较多，调试起来比较麻烦。

发明内容：

为了克服现有的测井电缆上传到地面的正负脉冲信号分离困难的不足，本实用新型提供一种测井仪器电缆信号恢复处理单元，该处理单元具有对通过测井电缆上传到地面的正负脉冲信号分离简单、适用范围广的特点。

本实用新型的技术方案是：该测井仪器电缆信号恢复处理单元，包括放大器PGA207及比较器(U4A，U4B)，放大器PGA207管脚5接串联的电阻(R3，R4)，而电阻R3接串联的电阻R2、电容C2组成的高通滤波器，之后再接由电容C1、电阻R1组成的去耦电路；比较器U4A信号输出端分别接D触发器(U1A，U2B)的管脚(3，10)；比较器U4B信号输出端分别接D触发器(U1B，U2A)的管脚(11，4)，D触发器(U1A，U2A)管脚(1，3)与D触发器(U1B，U2B)管脚(13，11)对应相连，D触发器(U2B，U2A)管脚(13，1)分别接或门U3A两个输入端，D触发器(U1A，U1B)管脚(4，10)同时接或门U3A输出端；D触发器的管脚(5，9)接电源，其管脚(6，8)接地，触发器(U2A，U2B)的管脚(1，13)接输出端。

本实用新型具有如下有益效果：由于采取上述方案，由电阻R1、电容C1组成的去耦电路，可将信号线上的尖峰干扰滤掉，再经过C2、R2组成的高通滤波器，滤掉基线扰动和反冲信号，并将正负脉冲信号进行微分，此时输出的信号不再是原始正负脉冲信号，而是输出的正脉冲代表原始脉冲的上升沿，输出的负脉冲代表原始脉冲的下降沿，不需要考虑幅度信息的影响，基本不存在反冲和信号频率的影响，从而保障了电路具有较高的测量精度；加之经过去耦电路及高通滤波器处理分离出的脉冲上升沿和下降沿信息，在经过数字信号处理单元将信号还原成两路原始的脉冲信号，达到完成正负复合脉冲或脉冲编码信号的正负分离，分离简单，适用范围广，如曼码、归偏曼码、PCM码、PCM3506码等；可由操作员程控调节比较器的比较门坎即可，方便简单。

附图说明：

附图1是本实用新型工作原理框图；

附图2是附图1中的信号滤波、放大、比较单元电路原理图；

附图3是附图2处理信号后的波形图；

附图4是附图1中的数字信号处理单元电路原理图；

附图5是附图1中的数字信号处理单元电路各点波形图。

具体实施方式：

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明：

附图1结合附图2，3所示，该处理单元包括放大器PGA207及比较器(U4A，U4B)，主要分两部分，第一部分为信号滤波、放大、比较电路(见附图2)，放大器PGA207管脚5接串联的电阻(R3，R4)，而电阻R3接串联的电阻R2、电容C2组成的高通滤波器，之后再接由电容C1、电阻R1组成的去耦电路；使得测井信号(正负复合脉冲或脉冲编码信号)首先经电容C1、电阻R1组成的去耦电路，将信号线上的尖峰干扰滤掉，再经过电阻R2、电容C2组成的高通滤波器，滤掉基线扰动和反冲信号，并将正负脉冲信号进行微分，此时输出的信号不再是原始正负脉冲信号，而是输出的正脉冲代表原始脉冲的上升沿(既可以是原始正脉冲的上升沿，也可以是原始负脉冲的上升沿)，输出的负脉冲代表原始脉冲的下降沿(既可以是原始正脉冲的下降沿，也可以是原始负脉冲的下降沿)，基本不存在反冲和信号频率的影响，从而保障了电路具有较高的测量精度。

如附图3所示，经高通滤波器输出的信号再经过一级程控放大(U1)和一级6倍放大器(U2)，信号幅度峰峰值VPP等于5V左右。此时，信号分两路，一路通过D1后，只有正脉冲(即上升沿信号)通过，再经过U4A比较器(比较门坎电压值一般设为1V即可，基本不用改变)输出TTL兼容的数字脉冲信号PulseUp，代表原始脉冲信号的上升沿。另一路经过反相器U3反相，再通过D2后，只有负脉冲信号(即下降沿信号)通过，再经过U4B比较器(比较门坎电压值一般设为1V即可，基本不用改变)输出TTL兼容的数字脉冲信号PulseDown，代表原始脉冲信号的下降沿。

附图1结合附图4，5所示，该处理单元第二部分为信号比较器U4A信号输出端分别接D触发器(U1A，U2B)的管脚(3，10)；比较器U4B信号输出端分别接D触发器(U1B，U2A)的管脚(11，4)，D触发器(U1A，U2A)管脚(1，3)与D触发器(U1B，U2B)管脚(13，11)对应相连，D触发器(U2B，U2A)管脚(13，1)分别接或门U3A引脚(2，1)，D触发器(U1A，U1B)管脚(4，10)同时接或门U3A的3脚，D触发器的管脚(5，9)接电源，管脚(6，8)接地，触发器(U2A，U2B)的管脚(1，13)接输出端。

此时经过附图2处理后的输出的PulseUp、PulseDown信号，再作为附图4所示电路的输入信号，经过附图4电路处理后，信号还原为两路原始的脉冲信号，信号处理各点波形如图5所示。其中输出的PulseOut+信号为原正负复合脉冲信号或脉冲编码信号中的正脉冲信号。输出的PulseOut-信号为原正负复合脉冲信号或脉冲编码信号中的负脉冲信号。

如附图2所示，原始信号经过去耦电路及高通滤波电路，去除低频信号及毛刺，经过程控放大电路U1及6倍放大电路U2后，信号分流，由于D1接地，进入比较器U4A的信号为有原始信号的正脉冲信号，通过调节门坎(DAPos)，将有效的正脉冲信号数字化；而原始信号的负脉冲信号先经过反相器，使其相位相反，通过调节门坎(DAPos)，将有效的负脉冲信号数字化。其中正脉冲信号代表原始信号的上升沿信号，负脉冲信号代表原始信号的下降沿信号。

如附图4所示，此电路各点初始状态为低电平。首先到此单元的信号是比较器U4B的输出(PulseDown)的第1个脉冲，此脉冲分别输入到U1B的11脚(CLK端)和U2A的4脚(清零端)，使得U1B的13脚(Q输出)为高电平，进而U2B的13脚(Q输出)为高电平，即处理单元的PulseOut-输出为高电平，进而U3A的3脚为高电平，进而U1A的1脚(Q输出)为低电平、U1B的13脚(Q输出)为低电平；U2A的1脚(Q输出)为低电平，即处理单元的PulseOut+输出为低电平。然后到此单元的信号是PulseUp的第1个脉冲，此脉冲分别输入到U1A的3脚(CLK端)和U2B的10脚(清零端)，对于U1A，由于此时U3A的3脚输出仍然为高电平，使得U1A的4脚(清零端)有效，U1A输出仍保持为低电平，也使得处理单元的PulseOut+输出仍为低电平；而U2B由于清零端有效，使得U2B的13脚(Q输出)为变为低电平，进而U3A的3脚变为低电平，使得U1A和U1B的清零端无效，处理单元的PulseOut-输出为低电平，此时在PulseOut-输出端产生了一个完整的脉冲信号，它代表了原始信号中的一个负脉冲。接着到此单元的信号是PulseUp的第2个脉冲，它使得U1A的1脚(Q输出)为变为高电平，进而U2A的1脚(Q输出)变为高电平，进而U3A的3脚为高电平，进而U1A的1脚(Q输出)、U1B的13脚(Q输出)变为低电平。此时处理单元的PulseOut+输出为高电平；同时Pul seUp的第2个脉冲使得U2B的13脚(Q输出)为低电平。然后到此单元的信号是PulseDown的第2个脉冲，此脉冲使得U2A的1脚(Q输出)变为代电平，此时在PulseOut+输出端产生了一个完整的脉冲信号，它代表了原始信号中的一个正脉冲。其它后续过程与上述说明相似，从而使此单元电路完整地还原出了原始的正、负脉冲信号，并有效的分离。

至此，上述两部分电路共同达到完成正负复合脉冲或脉冲编码信号的正负分离，分离简单，适用范围广，如曼码、归偏曼码、PCM码、PCM3506码等；可由操作员程控调节比较器的比较门坎即可，方便简单。

可见本测井仪器电缆信号回复处理单元不需要考虑幅度信息的影响，克服了现有技术在还原原始的正、负脉冲信号时，还要考虑幅度信息、反冲及信号频率的影响，而仅通过门坎比较的方法来分离正负脉冲信号，基本不存在反冲和信号频率的影响。从而保障了电路具有较高的测量精度及可靠性。

Claims (1)

1、一种测井仪器电缆信号恢复处理单元，包括放大器PGA207及比较器(U4A，U4B)，其特征在于：放大器PGA207管脚5接串联的电阻(R3，R4)，而电阻R3接串联的电阻R2、电容C2组成的高通滤波器，之后再接由电容C1、电阻R1组成的去耦电路；比较器U4A信号输出端分别接D触发器(U1A，U2B)的管脚(3，10)；比较器U4B信号输出端分别接D触发器(U1B，U2A)的管脚(11，4)，D触发器(U1A，U2A)管脚(1，3)与D触发器(U1B，U2B)管脚(13，11)对应相连，D触发器(U2B，U2A)管脚(13，1)分别接或门U3A两个输入端，D触发器(U1A，U1B)管脚(4，10)同时接或门U3A输出端；D触发器的管脚(5，9)接电源，其管脚(6，8)接地，触发器(U2A，U2B)的管脚(1，13)接输出端。

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