CN102508032A - 检测信号的衰减与相移测量方法 - Google Patents
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Abstract
一种检测信号的衰减与相移测量方法，只保留传统方法中的模数转换电路，其余两路峰值保持电路，两个比较器，与一个高速计数电路，都省去。本方法计算得到接收信号的衰减特性和相位差，其优点是：减少仪器将减少温度、震动与老化等因素的影响，可以减小电路板尺寸与功耗，降低硬件成本，为调试与维护工作提供方便。
Description
技术领域
本发明涉及一种随钻电磁波传播电阻率仪器的检测信号的衰减与相移测量方法。
背景技术
随钻电磁波电阻率仪器可以通过测定地层电阻率的方法，指导随钻井眼轨迹尽可能地在储层的较上层位内前进，从而有效地增大储层的泄出面积，提高油井产量与采收率。
随钻电磁波电阻率仪器，用多个“单发双收”线圈组合，通过测量两个接收线圈信号之间的幅度比与相位差，来确定地层电阻率的特性。如图1所示，T表示单个的发射线圈，负责发射测量激励信号；R1是靠近发射线圈的接收线圈，测得的信号在图2中用R1表示；R2是离发送线圈较远的那个接收线圈，测量信号在图2中用R2表示。
发射信号是数字合成的正弦波，由晶体振动器驱动，所以即使在高温环境下，其频率漂移误差也可以不计。
传统仪器用峰值保持电路采样两个接收信号，再用模数转换电路测出它们的幅度（图2中A0与B0），然后计算其比值。用比较器将接收信号整形，形成一个高速计数电路的启动与关闭控制信号，并用计数值的多少表征两个测量信号之间的相位差，图2中的（θ1-θ2）。
这种方法的硬件结构需要采用模数转换电路、两路峰值保持电路、两个比较器，与一个高速计数电路，电路板的尺寸较大，功耗也高，硬件的成本较高，使用的仪器多，各种仪器容易受到温度、震动与老化等因素的影响，调试和维护也不方便。
发明内容
本发明提供的一种检测信号的衰减与相移测量方法，简化了仪器的硬件结构，从而可以使仪器在整体上减少来自温度、震动与老化等方面的影响，节省电路板尺寸与功耗，降低硬件成本，方便调试与维护工作。
为了达到上述目的，本发明提供一种检测信号的衰减与相移测量方法，包含以下步骤：
步骤1、模数转换电路分别对两个接收信号进行多点模数转换；
步骤2、计算近接收器信号的幅度A0和远接收器信号的幅度B0；
步骤3、计算接收信号的幅度比值B0/A0，获得接收信号的衰减特性；
步骤4、计算近接收器信号的相位θ1和远接收器信号的相位θ2；
步骤5、计算两接收器信号之间的相位差，即相移。
所述的步骤1中，用发射信号频率整数倍的速率，对两个接收信号进行多点模数转换。
所述的步骤1中，两路接收信号是通过从一个发射信号源得到的，它们的角频率为ω；
近接收器采集到的数据序列表示为ai(i=0,1,2,…n)，远接收器采集到的有用数据序列表示为bi(i=1,2,3,…n)；
a1=A0*SIN(ω*t1-θ1) （1）
a2=A0*SIN(ω*t2-θ1)=A0*SIN(ω*(t1+Δt)-θ1) （2）
a3=A0*SIN(ω*t3-θ1)=A0*SIN(ω*(t1+2*Δt)-θ1)=A0*cos(ω*t1-θ1) （3）
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其中，A0代表近接收器采集到的信号的幅度，θ1代表近接收器采集到的信号的相位，a1,a2...an表示在t1,t2...tn共n个采样时刻，近接收器所采集到的数据；
b1=B0*SIN(ω*t1-θ2) （4）
b2=B0*SIN(ω*t2-θ2)=B0*SIN(ω*(t1+Δt)-θ2) （5）
b3=B0*SIN(ω*t3-θ2)=B0*SIN(ω*(t1+2*Δt)-θ2)=B0*cos(ω*t1-θ2) （6）
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其中，B0代表远接收器采集到的信号的幅度，θ2代表远接收器采集到的信号的相位，b1,b2...bn表示在t1,t2...tn共n个采样时刻，远接收器所采集到的数据。
所述的步骤2包含以下步骤：
步骤2.1、根据公式（1）和公式（3），得到A0*A0=a1*a1+a3*a3，由此求出近接收器信号的幅度A0；
步骤2.2、利用(a2,a4),(a3,a5),(a4,a6)……组合，获得多个幅度值A0；
步骤2.3、用统计方法得到精准的近接收器信号幅度A0的测量结果；
利用同样的方法，计算得到远接收器信号的幅度B0。
所述的步骤2.3中，将多个A0值排序，用中间一半数量的平均值作为近接收器信号幅度的测量结果。
所述的步骤4包含以下步骤：
步骤4.1、根据公式（1）和公式（2），通过三角函数变换，可以得到接收器信号的相位θ1：
Cos(ω*t1-θ1+ω*Δt/2)=(a2-a1)/(2*A0*Sin(ω*Δt/2))
即：θ1=ω*t1+ω*Δt/2-arcCos((a2-a1)/(2*A0*Sin(ω*Δt/2))) （7）
步骤4.2、同理计算得到远接收器信号的相位θ2
θ2=ω*t1+ω*Δt/2-arcCos((b2-b1)/(2*B0*Sin(ω*Δt/2))) （8）
θ1-θ2=arcCos((b2-b1)/(2*B0*Sin(ω*Δt/2)))-arcCos((a2-a1)/(2*A0*Sin(ω*Δt/2))) （9）。
所述的步骤4中，计算多个相位差的值后，求平均，以得到更准确的测量结果。
本发明只保留传统方法中的模数转换电路，其余两路峰值保持电路，两个比较器，与一个高速计数电路，都省去。其优点是：减少仪器将减少温度、震动与老化等因素的影响，可以减小电路板尺寸与功耗，降低硬件成本，为调试与维护工作提供方便。
附图说明
图1是线圈的结构示意图；
图2是检测信号的相位与幅度示意图；
图3是利用本发明对检测信号进行处理的示意图。
具体实施方式
以下根据图3，具体说明本发明的较佳实施例。
如图3所述，R1波表示近接收器得到的信号，R2波形代表远接收器获得的信号，竖线表示用发射信号频率整数倍的速率，对两个接收信号进行多点模数转换。随后，对采集到的两个数据序列进行处理，得到接收信号之间的幅度比与相位差。
该检测信号的衰减与相移测量方法，包含以下步骤：
步骤1、模数转换电路分别对两个接收信号进行多点模数转换；
用发射信号频率整数倍的速率，对两个接收信号进行多点模数转换；本实施例采用8倍值，如果用其它数值，则原理相同；
两路接收信号是通过从一个发射信号源得到的，它们的角频率为ω；
近接收器采集到的数据序列表示为ai(i=0,1,2,…n)，远接收器采集到的有用数据序列表示为bi(i=1,2,3,…n)；
a1=A0*SIN(ω*t1-θ1) （1）
a2=A0*SIN(ω*t2-θ1)=A0*SIN(ω*(t1+Δt)-θ1) （2）
a3=A0*SIN(ω*t3-θ1)=A0*SIN(ω*(t1+2*Δt)-θ1)=A0*cos(ω*t1-θ1) （3）
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其中，A0代表近接收器采集到的信号的幅度，θ1代表近接收器采集到的信号的相位，a1,a2...an表示在t1,t2...tn共n个采样时刻，近接收器所采集到的数据；
b1=B0*SIN(ω*t1-θ2) （4）
b2=B0*SIN(ω*t2-θ2)=B0*SIN(ω*(t1+Δt)-θ2) （5）
b3=B0*SIN(ω*t3-θ2)=B0*SIN(ω*(t1+2*Δt)-θ2)=B0*cos(ω*t1-θ2) （6）
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其中，B0代表远接收器采集到的信号的幅度，θ2代表远接收器采集到的信号的相位，b1,b2...bn表示在t1,t2...tn共n个采样时刻，远接收器所采集到的数据。
步骤2、计算近接收器信号的幅度A0和远接收器信号的幅度B0；
步骤2.1、根据公式（1）和公式（3），得到A0*A0=a1*a1+a3*a3，由此求出近接收器信号的幅度A0；
步骤2.2、利用(a2,a4),(a3,a5),(a4,a6)……组合，获得多个幅度值A0；
步骤2.3、用统计方法得到精准的近接收器信号幅度A0的测量结果；
将多个A0值排序，用中间一半数量的平均值作为近接收器信号幅度的测量结果。
利用同样的方法，计算得到远接收器信号的幅度B0；
步骤3、计算接收信号的幅度比值B0/A0，获得接收信号的衰减特性；
步骤4、计算近接收器信号的相位θ1和远接收器信号的相位θ2；
步骤4.1、根据公式（1）和公式（2），通过三角函数变换，可以得到接收器信号的相位θ1：
Cos(ω*t1-θ1+ω*Δt/2)=(a2-a1)/(2*A0*Sin(ω*Δt/2))
即：θ1=ω*t1+ω*Δt/2-arcCos((a2-a1)/(2*A0*Sin(ω*Δt/2))) （7）
步骤4.2、同理计算得到远接收器信号的相位θ2
θ2=ω*t1+ω*Δt/2-arcCos((b2-b1)/(2*B0*Sin(ω*Δt/2))) （8）
步骤5、计算两接收器信号之间的相位差，即相移；
θ1-θ2=arcCos((b2-b1)/(2*B0*Sin(ω*Δt/2)))-arcCos((a2-a1)/(2*A0*Sin(ω*Δt/2))) （9）
与幅度方法相似，可以计算多个相位差的值后，求平均，以得到更准确的测量结果。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (7)
1.一种检测信号的衰减与相移测量方法，其特征在于，包含以下步骤：
步骤1、模数转换电路分别对两个接收信号进行多点模数转换；
步骤2、计算近接收器信号的幅度A0和远接收器信号的幅度B0；
步骤3、计算接收信号的幅度比值B0/A0，获得接收信号的衰减特性；
步骤4、计算近接收器信号的相位θ1和远接收器信号的相位θ2；
步骤5、计算两接收器信号之间的相位差，即相移。
2.如权利要求1所述的检测信号的衰减与相移测量方法，其特征在于，所述的步骤1中，用发射信号频率整数倍的速率，对两个接收信号进行多点模数转换。
3.如权利要求2所述的检测信号的衰减与相移测量方法，其特征在于，所述的步骤1中，两路接收信号是通过从一个发射信号源得到的，它们的角频率为ω；
近接收器采集到的数据序列表示为ai(i=0,1,2…n)，远接收器采集到的有用数据序列表示为bi(i=1,2,3,…n)；
a1=A0*SIN(ω*t1-θ1) （1）
a2=A0*SIN(ω*t2-θ1)=A0*SIN(ω*(t1+Δt)-θ1) （2）
a3=A0*SIN(ω*t3-θ1)=A0*SIN(ω*(t1+2*Δt)-θ1)=A0*cos(ω*t1-θ1) （3）
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其中，A0代表近接收器采集到的信号的幅度，θ1代表近接收器采集到的信号的相位，a1,a2...an表示在t1,t2...tn共n个采样时刻，近接收器所采集到的数据；
b1=B0*SIN(ω*t1-θ2) （4）
b2=B0*SIN(ω*t2-θ2)=B0*SIN(ω*(t1+Δt)-θ2) （5）
b3=B0*SIN(ω*t3-θ2)=B0*SIN(ω*(t1+2*Δt)-θ2)=B0*cos(ω*t1-θ2) （6）
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其中，B0代表远接收器采集到的信号的幅度，θ2代表远接收器采集到的信号的相位，b1,b2...bn表示在t1,t2...tn共n个采样时刻，远接收器所采集到的数据。
4.如权利要求3所述的检测信号的衰减与相移测量方法，其特征在于，所述的步骤2包含以下步骤：
步骤2.1、根据公式（1）和公式（3），得到A0*A0=a1*a1+a3*a3，由此求出近接收器信号的幅度A0；
步骤2.2、利用(a2,a4),(a3,a5),(a4,a6)……组合，获得多个幅度值A0；
步骤2.3、用统计方法得到精准的近接收器信号幅度A0的测量结果；
利用同样的方法，计算得到远接收器信号的幅度B0。
5.如权利要求4所述的检测信号的衰减与相移测量方法，其特征在于，所述的步骤2.3中，将多个A0值排序，用中间一半数量的平均值作为近接收器信号幅度的测量结果。
6.如权利要求4所述的检测信号的衰减与相移测量方法，其特征在于，所述的步骤4包含以下步骤：
步骤4.1、根据公式（1）和公式（2），通过三角函数变换，可以得到接收器信号的相位θ1：
Cos(ω*t1-θ1+ω*Δt/2)=(a2-a1)/(2*A0*Sin(ω*Δt/2))
即：θ1=ω*t1+ω*Δt/2-arcCos((a2-a1)/(2*A0*Sin(ω*Δt/2))) （7）
步骤4.2、同理计算得到远接收器信号的相位θ2
θ2=ω*t1+ω*Δt/2-arcCos((b2-b1)/(2*B0*Sin(ω*Δt/2))) （8）
θ1-θ2=arcCos((b2-b1)/(2*B0*Sin(ω*Δt/2)))-arcCos((a2-a1)/(2*A0*Sin(ω*Δt/2))) （9）。
7.如权利要求6所述的检测信号的衰减与相移测量方法，其特征在于，所述的步骤4中，计算多个相位差的值后，求平均，以得到更准确的测量结果。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109031429A (zh) * | 2018-05-29 | 2018-12-18 | 福州华虹智能科技股份有限公司 | 一种吸收相位差检测方法及系统 |
| US11823457B2 (en) | 2021-11-23 | 2023-11-21 | Contemporary Amperex Technology Co., Limited | Image recognition method and apparatus, based on context representation, and computer-readable storage medium |
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| JPH05180888A (ja) * | 1991-12-27 | 1993-07-23 | Anritsu Corp | 信号評価装置 |
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2011
- 2011-11-04 CN CN2011103452420A patent/CN102508032A/zh active Pending
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