CN102979502A - 测井仪的通用检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于测井设备领域，尤其是一种测井仪的通用检测装置，包括电源模块以及与主控模块联接的检测接口模块，该检测接口模块通过电缆与测井仪联接，所述检测接口模块包括RS232接口、RS485接口、Manchester编码接口、CAN接口以及ADSL接口，所述主控模块与计算机通信。本发明可以快速的检测不同仪器，省去了连接整个测试系统的繁琐，使其能更好地服务于现场，并且采用RJ45网络接口无线传输技术与计算机通讯，操作方便简单。
Description
技术领域
本发明属于测井设备领域，尤其是一种测井仪的通用检测装置。
背景技术
为适应勘探开发目标的要求，须提高测井仪的可靠性。井下测井仪通过传感器将非电的信号转变为电信号，以便于仪器的测量，井下测井仪测量的数据经过各个算法、编码、加密等数据处理后，通过电缆传至地面。地面系统经过解码，解密等手段，将测量数据转化为各种参数供地面技术人员解释。
目前石油测井领域通信方式比较繁杂，大致上都是采用的是比较稳定可靠的通信方式，不同的测井系统要求的通信方式不一样，导致不同的测井仪采用不同的仪器检测、维修，多样化的测井仪导致了多样化的检测设备，给现场检测带来了很多的麻烦。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种测井仪的通用检测装置，解决井下测井仪与地面计算机通信方式不匹配的问题。
为实现上述技术目的，本发明提供的方案是：一种测井仪的通用检测装置，包括电源模块以及与主控模块联接的检测接口模块，该检测接口模块通过电缆与测井仪联接，所述检测接口模块包括RS232接口、RS485接口、Manchester编码接口、CAN接口以及ADSL接口，所述主控模块与计算机通信。
而且，所述主控模块联接接口自动识别模块，该接口自动识别模块包括滤波器、过压器、多路选通器和滤波电容，多路选通器分别联接过压器和滤波电容，滤波器和过压器联接。
而且，所述主控模块通过RJ45网络接口或无线传输接口与计算机通信。
而且，所述主控模块的主控芯片为ARM。
而且，所述检测接口模块与相应接口的测井仪之间设置模式变压器。
而且，所述RS232接口采用MAX232芯片，所述RS485接口采用MAX485芯片。
而且，所述Manchester编码接口采用IRF7341芯片。
而且，所述CAN接口的电路包括收发器、滤波电容、隔离变压器、匹配电阻和CAN保护芯片，收发器分别联接滤波电容和隔离变压器，隔离变压器分别联接匹配电阻和CAN保护芯片，匹配电阻和CAN保护芯片联接。
而且，所述CAN接口采用TJA1050型总线收发器。
而且，所述通用检测装置与测井仪之间设置电缆遥传仪器。
本发明可以快速的检测不同仪器，省去了连接整个测试系统的繁琐，使其能更好地服务于现场，并且采用RJ45网络接口无线传输技术与计算机通讯，操作方便简单。
附图说明
图1是本发明的原理图。
图2是本发明的结构框图。
图3是自动识别模块的结构框图。
图4是CAN接口的结构框图。
图5是本发明的一种工作原理图。
图6是本发明的供电框图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
本实施例提供一种测井仪的通用检测装置，如图1和图2所示，包括电源模块以及与主控模块联接的检测接口模块，该检测接口模块通过电缆与测井仪联接，所述检测接口模块包括RS232接口、RS485接口、Manchester编码接口、CAN接口以及ADSL接口，所述主控模块与计算机通信。
在上述方案中，如图3所示，所述主控模块联接接口自动识别模块，该接口自动识别模块包括滤波器、过压器、多路选通器和滤波电容，多路选通器分别联接过压器和滤波电容，滤波器和过压器联接。接口自动识别模块设计了命令响应模式测试方法，根据接口的类型选择下发指令的类型和接收数据的格式。主控模块下发一条指令，接口自动识别模块轮询各个接口模块，查询接收到的数据与其中一种的数据格式是否相同，若相同，则匹配成功。
在上述方案中，所述主控模块通过RJ45网络接口或无线传输接口与计算机通信。通信参数的设置在计算机软件上完成，IP和端口等参数设置完成后需要下发指令给检测装置，检测装置接收到指令回传答应信号，设置即可进行命令下发和数据上传，操作方便简单。无线传输时开启电脑的无线传输功能，同时开启本发明的无线传输控制开关，在软件中寻找网络节点，然后输入密令即可完成对无线传输的设置。
在上述方案中，所述主控模块的主控芯片为ARM。它作为整个仪器的中心，控制信号处理模块的启动、停止以及控制其信号的传输，控制模块还具有将上传数据信号的编码的功能。当地面系统通过电缆芯将电源供给井下仪，井下仪取电成功后将启动控制模块，控制模块发送复位信号和启动信号给信号处理模块。通过ARM自带的各种外设与上述各个接口进行连接，软件设置寄存器的值，实现各种通信方式。主控芯片功能强大，各种通讯接口没有复用，减少了编程上的麻烦。
在上述方案中，所述检测接口模块与相应接口的测井仪之间设置模式变压器，模式变压器防止信号的干扰，保护仪器之间的电气特性。模式变压器分为初级和次级两组绕组，初级由两个线圈组成，一个发送绕组，一个接收绕组；次级仅由一个绕组组成。初级的发送绕组与上行驱动电路中的MOS管相连，中心抽头与直流电源+12V连接。
在上述方案中，所述RS232接口是发展比较成熟的接口电路，这种通讯在极少量的测井仪中仍在使用。本方案提供采用MAX232芯片，实现该类型的井下测井仪的接口设计，可完成TTL到EIA双向电平转换。该芯片的发送端与主控芯片的TXD0连接，接收端与主控芯片的RXD0连接。主控芯片内含外设串口，简单的设置后可以显示串口通信。当接口芯片R1IN端接收到的电平低于-3V，通过MAX23芯片后将该解码为逻辑1，介于R1IN端上的电平在-3～+3V之间的电压无意义，低于-15V或高于+15V的电压也认为无意义。
在上述方案中，所述RS485接口采用MAX485芯片，具有将TTL电平转换为RS485电平的功能，MAX485芯片的结构和引脚都非常简单，内部含有一个驱动器和接收器。RO和DI分别为接收器的输出和驱动器的输入端，与主控芯片连接时只需分别与主控芯片的RXD1和TXD1相连即可。控制线为TI和RI，设计时将这两个端口连接在仪器，并与主控芯片的一IO口(PB23)连接。RS485串行总线接口标准以差分平衡方式传输信号，具有很强的抗共模干扰的能力，允许一对双绞线上一个发送器驱动多个负载设备。数据格式为16进制，数据位8位，1个起始位，1个结束位，无寄偶校验位，波特率9600bps，采用串行口中断的方式接收。
在上述方案中，所述Manchester编码接口采用IRF7341芯片。曼彻斯特编码叫做相位编码，是一个同步时钟编码技术，被物理层使用来编码一个同步位流的时钟和数据，该编码技术已经应用于多种石油测井仪器中，具有较广的设计范围。由于曼码的编解码技术比较成熟，将成熟的编解码技术移植到主控芯片中，实现曼码的编解码。经过编码后的信号通过IRF7341接口芯片进行驱动。在曼彻斯特编码中，每一位的中间有一跳变，位中间的跳变既作时钟信号，又作数据信号；从低到高跳变表示“1”，从高到低跳变表示“0”。本设计可将曼码集成在主控芯片中，用主控芯片及软件来实现Manchester的编解码功能，该方案具有可靠性高、设计灵活、硬件结构简单、成本低廉等优点。
在上述方案中，所述将CAN总线接口通信作为其中的一种检测方式，在石油测井中，井下测井仪器测井时的数据传输速率直接决定着测井的效率和实时性，是石油测井很重要的环节测井数据传输是通过总线来实现的，目前测井仪器中使用的总线较多的使用了CAN总线，具有耐高温、抗干扰、低误码率、多节点传输等特性，能够满足目前成像测井大数据量快速传输的要求。如图4和图5所示，CAN接口的电路包括收发器、滤波电容、隔离变压器、匹配电阻和CAN保护芯片，收发器分别联接滤波电容和隔离变压器，隔离变压器分别联接匹配电阻和CAN保护芯片，匹配电阻和CAN保护芯片联接。由于ARM主控芯片自带CAN控制器，具有多主结构、总线访问优先权、成组与广播报文功能及硬件滤波功能。CAN总线收发器选用TJA1050作为总线收发器，它是CAN协议控制器和物理总线之间的接口，硬件上设计比较简单只需将TXD和RXD引脚与主控芯片的CANTX和CANRX连接即可。应注意的是总线两端需连接两个120Ω的电阻，对于匹配总线阻扰，起着相当重要的作用，忽略掉它们，会使数据通信的抗干扰性及可靠性大大降低，甚至无法通信。
在上述方案中，所述通用检测装置与测井仪之间还可以联接电缆遥传仪器，它运用ADSL网络技术，给每一种下井仪器分配一个IP地址，使所有仪器能够按统一的数据格式上传信号，其最快传输速率可达800kb/s。这给高分辨率仪器以及应用各类成像测井技术提供了高可靠和高速率的保障。
在上述方案中，如图6所示，各个芯片的电源均需要用的的直流电源有：+12V，+5V，+3.3V，-9V直流电源，由电源装置提供。电源装置是DC/DC电源模块，其输入是220V/50Hz的交流电。
本发明是一种综合测试仪器，它能与多种不同通信方式的仪器进行连接，检测仪器是否正常。
根据不同仪器其31芯接口的定义不一样，根据井下测井仪的接口定义与测试盒上的通信接口进行连接，不能错误连接通信接口，否则将不能正常的检测井下测井仪。以下以CAN总线接口为例简述其使用方法。
1. CAN总线接口有3个：CANH、CANL、GND，将测试盒上的接口与井下测井仪的31芯的相应的接口进行连接，必须注意的是CANH和CANL必须是双绞线，否则会出现通信正常的情况。
2. 打开电源开关，测试盒上电源指示灯亮表示220V/50Hz进入到测试盒后的电源正常，若线路出现短路等特殊情况，测试盒上的保险管将会熔断，使测试盒处于断开状态。
3. 启动PC软件，选择“CAN测试”选项，此时PC已经下发了指令给测试盒，表示进行的是CAN总线的通信测试，之后在PC软件中配置CAN模式的参数。该参数确定后点击“确定”，PC将这些设置下发给测试盒，测试盒按照设置进行CAN总线的通信。
4. 点击“启动”，这时CAN总线开始通信了，若井下测井仪是主动上传数据，则在接收窗口可以看见接收到的数据；若井下测井仪需要下发指令才能启动，则需要在PC软件中输入指令，指令可以连续下发也可单次下发。
5. 根据上传的数据判断井下测井仪是否处于正常工作状态。其他通信接口的仪器依次进行测试。
Claims (10)
1.一种测井仪的通用检测装置，包括电源模块以及与主控模块联接的检测接口模块，该检测接口模块通过电缆与测井仪联接，其特征在于：所述检测接口模块包括RS232接口、RS485接口、Manchester编码接口、CAN接口以及ADSL接口，所述主控模块与计算机通信。
2.根据权利要求1所述的测井仪的通用检测装置，其特征在于：所述主控模块联接接口自动识别模块，该接口自动识别模块包括滤波器、过压器、多路选通器和滤波电容，多路选通器分别联接过压器和滤波电容，滤波器和过压器联接。
3.根据权利要求1或2所述的测井仪的通用检测装置，其特征在于：所述主控模块通过RJ45网络接口或无线传输接口与计算机通信。
4.根据权利要求3所述的测井仪的通用检测装置，其特征在于：所述主控模块的主控芯片为ARM。
5.根据权利要求1所述的测井仪的通用检测装置，其特征在于：所述检测接口模块与相应接口的测井仪之间设置模式变压器。
6.根据权利要求1或5所述的测井仪的通用检测装置，其特征在于：所述RS232接口采用MAX232芯片，所述RS485接口采用MAX485芯片。
7.根据权利要求1或5所述的测井仪的通用检测装置，其特征在于：所述Manchester编码接口采用IRF7341芯片。
8.根据权利要求1或5所述的测井仪的通用检测装置，其特征在于：所述CAN接口的电路包括收发器、滤波电容、隔离变压器、匹配电阻和CAN保护芯片，收发器分别联接滤波电容和隔离变压器，隔离变压器分别联接匹配电阻和CAN保护芯片，匹配电阻和CAN保护芯片联接。
9.根据权利要求8所述的测井仪的通用检测装置，其特征在于：所述CAN接口采用TJA1050型总线收发器。
10.根据权利要求1所述的测井仪的通用检测装置，其特征在于：所述通用检测装置与测井仪之间设置电缆遥传仪器。
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