CN104485913A - 随钻测井仪的接收电路 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种随钻测井仪的接收电路。该随钻测井仪的接收电路包括：至少一个子接收电路；其中，每个子接收电路包括差分仪表运放电路，用于去除接收信号的共模干扰信号，且控制接收信号中的有效信号在预设的量程内波动；程控衰减电路，用于对所述差分仪表运放电路输出的有效信号进行衰减；高通有源模拟滤波器，用于滤除经过所述程控衰减电路衰减的有效信号中的低频噪声信号；第一程控放大电路，用于对经过所述高通有源模拟滤波器滤除低频噪声信号的有效信号进行放大；低通有源模拟滤波器，用于滤除经过所述程控放大电路放大的有效信号中的高频噪声信号。

Description

随钻测井仪的接收电路

技术领域

本发明涉及随钻测井仪技术领域，尤其涉及一种随钻测井仪的接收电路。

背景技术

随钻测井仪在钻井同时测量地层物理参数，可减少测井时间，更能真实的反应原状地层的地质特征，同时可以预测地层信息，降低不确定性，有利于及时有效的决策处理，减少钻井风险。

与传统的测井方式相比随钻测井存在振幅远远大于地层波的钻杆波(6KHz以下)，在偶极子声源的激发下，钻杆产生的挠曲波与地层中的挠曲波之间产生严重的干扰。由于钻杆波的幅度远远大于底层挠曲波，如果在随钻测井仪的接收电路直接将接收到的传感器输出的接收信号发送至数字信号处理(digital signal processor，DSP)模块进行数字滤波，则模数(AD)转换的大部分精度都花费在无用且幅度很大的钻杆波上。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种随钻测井仪的接收电路，该随钻测井仪的接收电路可对接收到的传感器输出的接收信号进行滤波，可大幅度减少低频钻杆波对接收信号的影响，将有效地提高接收信号的精度，以将精度较高的接收信号发送至DSP模块处理。

本发明实施例提供一种随钻测井仪的接收电路，所述随钻测井仪的接收电路包括：至少一个子接收电路；

其中，每个子接收电路包括：

差分仪表运放电路，用于去除接收信号的共模干扰信号，且控制接收信号中的有效信号在预设的量程内波动；

程控衰减电路，用于对所述差分仪表运放电路输出的有效信号进行衰减；

高通有源模拟滤波器，用于滤除经过所述程控衰减电路衰减的有效信号中的低频噪声信号；

第一程控放大电路，用于对经过所述高通有源模拟滤波器滤除低频噪声信号的有效信号进行放大；

低通有源模拟滤波器，用于滤除经过所述程控放大电路放大的有效信号中的高频噪声信号。

进一步地，所述高通有源模拟滤波器具体为切比雪夫型11阶高通有源模拟滤波器。

进一步地，所述低通有源模拟滤波器具体为4阶低通有源模拟滤波器。

进一步地，所述每个子接收电路还包括：第二程控放大电路，用于对经过所述低通有源模拟滤波器滤除高频噪声信号的有效信号进行放大。

进一步地，其特征在于，所述第二程控放大电路对信号的放大幅度为所述第一程控放大电路对信号的放大幅度的16倍。

进一步地，所述程控衰减电路包括8个衰减档位，且每两个档位之间的幅度相差3dB；所述第一程控放大电路包括8个衰减档位和4个增益档位，且每两个档位之间的幅度相差3dB；所述第二程控放大电路包括8个衰减档位和4个增益档位，且每两个档位之间的幅度相差3dB。

进一步地，所述每个子接收电路还包括：控制寄存器，用于根据接收到的串行时钟、串行命令字和锁存信号分别向所述程控衰减电路、第一程控放大电路和第二程控放大电路输出档位控制信号，以控制所述程控衰减电路、第一程控放大电路和第二程控放大电路的档位。

进一步地，所述子接收电路还包括：第一屏蔽开关；所述第一屏蔽开关用于接收经过所述程控衰减电路衰减的有效信号和经过所述高通有源模拟滤波器滤除低频噪声信号的有效信号，根据接收到的用于指示关闭所述第一屏蔽开关的信号向所述第一程控放大电路输出经过所述高通有源模拟滤波器滤除低频噪声信号的有效信号。

进一步地，所述子接收电路还包括：控制寄存器，用于根据接收到的串行时钟、串行命令字和锁存信号向所述第一屏蔽开关输出用于指示关闭所述第一屏蔽开关的信号。

进一步地，所述子接收电路还包括：第二屏蔽开关；所述第二屏蔽开关用于接收经过所述第一程控放大电路放大的有效信号和经过所述低通有源模拟滤波器滤除高频噪声信号的有效信号，根据接收到的用于指示关闭所述第二屏蔽开关的信号向所述第二程控放大电路输出经过所述低通有源模拟滤波器滤除高频噪声信号的有效信号。

进一步地，所述子接收电路还包括：控制寄存器，用于根据接收到的串行时钟、串行命令字和锁存信号向所述第二屏蔽开关输出用于指示关闭所述第二屏蔽开关的信号。

通过上述方案，该随钻测井仪的接收电路包括：至少一个子接收电路；其中，每个子接收电路包括：差分仪表运放电路，程控衰减电路，高通有源模拟滤波器，第一程控放大电路和低通有源模拟滤波器。因此该随钻测井仪的接收电路能够对接收到的传感器输出的接收信号进行滤波，可大幅度减少低频钻杆波对接收信号的影响，将有效地提高接收信号的精度，以将精度较高的接收信号发送至DSP模块处理。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种随钻测井仪的接收电路的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种高通有源模拟滤波器的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种低通有源模拟滤波器的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种随钻测井仪的接收电路的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的又一种随钻测井仪的接收电路的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的再一种随钻测井仪的接收电路的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部份实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，其为本发明实施例提供的一种随钻测井仪的接收电路结构示意图的结构示意图。

该随钻测井仪的接收电路100包括：至少一个子接收电路110。由于每一个子接收电路110的结构相同，因此图1中仅示出一个子接收电路110的结构，并以此为例进行说明。

接收电路100的每一个子接收电路110均包括：差分仪表运放电路111，程控衰减电路112，高通有源模拟滤波器113，第一程控放大电路114和低通有源模拟滤波器115

其中，差分仪表运放电路111，用于去除接收信号的共模干扰信号，且控制接收信号中的有效信号在预设的量程内波动。

例如，将接收信号中的有效信号控制在60％—95％的供电电压量程范围内。如果供电电压为±12V，那么差分仪表运放电路111将接收信号中的有效信号控制在7.5V—11.5V之间，以使得差分仪表运放电路111输出的有效信号尽可能的大以获得较高的分辨率，同时又不能超越量程，以避免信号失真或畸变。

程控衰减电路112，用于对差分仪表运放电路111输出的有效信号进行衰减。

具体地，该程控衰减电路112包括8个衰减档位，且每两个档位之间的幅度相差3dB。程控衰减电路112根据接收到的档位控制信号选择档位，对差分仪表运放电路111输出的有效信号进行相应的衰减。

高通有源模拟滤波器113，用于滤除经过程控衰减电路112衰减的有效信号中的低频噪声信号。

具体地，由于切比雪夫型滤波器在过渡带衰减较快，并且和理想滤波器的频率响应之间的误差最小，虽然在通带内存在波动，但通过调整Q值(滤波器的品质因数)可以控制波动的幅度，因此在随钻测井仪的接收电路中选用切比雪夫型滤波器。

如图2所示，该高通有源模拟滤波器113具体为切比雪夫型11阶高通有源模拟滤波器。

切比雪夫型11阶高通有源模拟滤波器为一个3阶滤波器(1131)和四个2阶滤波器(1132、1133、1134和1135)和的累加。为保证将该切比雪夫型11阶高通有源模拟滤波器在通带内的波动幅度控制在0.5dB范围内且将截止频率控制在6.5kHz，首先根据该切比雪夫型高通有源模拟滤波器的阶数(即11阶)、需要控制的波动幅度(即0.5dB)和需要控制的截止频率(即6.5kHz)通过查询切比雪夫型滤波器的使用手册，确定3阶滤波器1131的Q值为1.045、2阶滤波器1132的Q值为2.071、2阶滤波器1133的Q值为3.643、2阶滤波器1134的Q值为6.865、2阶滤波器1135的Q值为21.75，则相应的也可获知3阶滤波器1131、2阶滤波器1132、2阶滤波器1133、2阶滤波器1134、2阶滤波器1135分别对应的截止频率为：20kHz、11.52kHz、8.410kHz、7.035kHz、6.481kHz。然后针对一个3阶滤波器和四个2阶滤波器中的每一个滤波器，该滤波器中的标准电阻(接地的电阻)分别取2kΩ，然后根据该标准电阻和该滤波器相应的截止频率，计算该滤波器中其它器件的取值，具体计算方法与现有技术相同，在此不再赘述。

第一程控放大电路114，用于对经过高通有源模拟滤波器113滤除低频噪声信号的有效信号进行放大。

具体地，该第一程控放大电路114包括8个衰减档位和4个增益档位，且每两个档位之间的幅度相差3dB。第一程控放大电路114根据接收到的档位控制信号选择档位，高通有源模拟滤波器113滤除低频噪声信号的有效信号进行放大。

低通有源模拟滤波器115，用于滤除经过程控放大电路放大114的有效信号中的高频噪声信号。

具体地，如图3所示，该低通有源模拟滤波器具体为4阶低通有源模拟滤波器。其中各器件的取值方法与低通有源模拟滤波器113原理相同，在此不再赘述。

如图4所示，子接收电路110还可以包括：第二程控放大电路116。

第二程控放大电路116，用于对经过低通有源模拟滤波器115滤除高频噪声信号的有效信号进行放大。

具体地，第二程控放大电路116对信号的放大幅度为第一程控放大电路114对信号的放大幅度的16倍。因此，对应于第一程控放大电路114，该第二程控放大电路116包括8个衰减档位和4个增益档位，且每两个档位之间的幅度相差3dB。第二程控放大电路116根据接收到的档位控制信号选择档位，低通有源模拟滤波器115滤除高频噪声信号的有效信号进行放大。

如图5所示，子接收电路110还可以包括：第一屏蔽开关117和第二屏蔽开关118。

第一屏蔽开关117用于接收经过程控衰减电路112衰减的有效信号和经过高通有源模拟滤波器113滤除低频噪声信号的有效信号，根据接收到的用于指示关闭第一屏蔽开关117的信号向第一程控放大电路114输出经过高通有源模拟滤波器113滤除低频噪声信号的有效信号，根据接收到的用于指示打开第一屏蔽开关117的信号向第一程控放大电路114输出经过程控衰减电路112衰减的有效信号。

第二屏蔽开关118用于接收经过第一程控放大电路114放大的有效信号和经过低通有源模拟滤波器115滤除高频噪声信号的有效信号，根据接收到的用于指示关闭第二屏蔽开关118的信号向第二程控放大电路116输出经过低通有源模拟滤波器115滤除高频噪声信号的有效信号，根据接收到的用于指示打开第二屏蔽开关118的信号向第二程控放大电路116输出经过第一程控放大电路114放大的有效信号。

通过上述第一屏蔽开关117和第二屏蔽开关118可以控制该子接收电路110是否对接收信号进行滤波。

如图6所示，子接收电路110还可以包括：控制寄存器119。

控制寄存器119，用于根据接收到的串行时钟、串行命令字和锁存信号分别向程控衰减电路112、第一程控放大电路114和第二程控放大电路116输出档位控制信号，以控制程控衰减电路112、第一程控放大电路114和第二程控放大电路116的档位。

控制寄存器119，还可以用于根据接收到的串行时钟、串行命令字和锁存信号向第一屏蔽开关117输出用于指示关闭或打开第一屏蔽开关117的信号。

控制寄存器119，还可以用于根据接收到的串行时钟、串行命令字和锁存信号向第二屏蔽开关118输出用于指示关闭或打开第二屏蔽开关118的信号。

需要说明的是，控制寄存器119接收到的串行命令字可由随钻测井仪的信号采集电路发出，信号采集电路对采集到的信号进行分析，确定对信号的衰减及放大幅度，以及确定是否需要对该信号进行滤波，然后向控制寄存器119输出相应的串行命令字。控制寄存器119对接收到的串行命令字进行解析，并根据串行时钟和锁存信号分别向程控衰减电路112、第一程控放大电路114和第二程控放大电路116输出档位控制信号，向第一屏蔽开关117输出用于指示关闭或打开第一屏蔽开关117的信号，向第二屏蔽开关118输出用于指示关闭或打开第二屏蔽开关118的信号。具体地，控制寄存器119可以为四位寄存器，第一位寄存器向程控衰减电路112输出档位控制信号，第二位寄存器向第一程控放大电路114输出档位控制信号，第三位寄存器向第二程控放大电路116输出档位控制信号，第四位寄存器向第一屏蔽开关117和第二屏蔽开关118输出用于指示关闭或打开第一屏蔽开关117和第二屏蔽开关118的信号。

通过利用本发明实施例提供的随钻测井仪的接收电路，由于该随钻测井仪的接收电路包括：至少一个子接收电路；其中，每个子接收电路包括：差分仪表运放电路，程控衰减电路，高通有源模拟滤波器，第一程控放大电路和低通有源模拟滤波器。因此该随钻测井仪的接收电路能够对接收到的传感器输出的接收信号进行滤波，可大幅度减少低频钻杆波对接收信号的影响，将有效地提高接收信号的精度，以将精度较高的接收信号发送至DSP模块处理。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种随钻测井仪的接收电路，其特征在于，所述接收电路包括：至少一个子接收电路；

其中，每个子接收电路包括：

差分仪表运放电路，用于去除接收信号的共模干扰信号，且控制接收信号中的有效信号在预设的量程内波动；

程控衰减电路，用于对所述差分仪表运放电路输出的有效信号进行衰减；

高通有源模拟滤波器，用于滤除经过所述程控衰减电路衰减的有效信号中的低频噪声信号；

第一程控放大电路，用于对经过所述高通有源模拟滤波器滤除低频噪声信号的有效信号进行放大；

低通有源模拟滤波器，用于滤除经过所述程控放大电路放大的有效信号中的高频噪声信号。

2.根据权利要求1所述的接收电路，其特征在于，所述高通有源模拟滤波器具体为切比雪夫型11阶高通有源模拟滤波器。

3.根据权利要求1所述的接收电路，其特征在于，所述低通有源模拟滤波器具体为4阶低通有源模拟滤波器。

4.根据权利要求1所述的接收电路，其特征在于，所述每个子接收电路还包括：

第二程控放大电路，用于对经过所述低通有源模拟滤波器滤除高频噪声信号的有效信号进行放大。

5.根据权利要求4所述的接收电路，其特征在于，

所述第二程控放大电路对信号的放大幅度为所述第一程控放大电路对信号的放大幅度的16倍。

6.根据权利要求5所述的接收电路，其特征在于，所述程控衰减电路包括8个衰减档位，且每两个档位之间的幅度相差3dB；

所述第一程控放大电路包括8个衰减档位和4个增益档位，且每两个档位之间的幅度相差3dB；

所述第二程控放大电路包括8个衰减档位和4个增益档位，且每两个档位之间的幅度相差3dB。

7.根据权利要求4所述的接收电路，其特征在于，所述每个子接收电路还包括：

控制寄存器，用于根据接收到的串行时钟、串行命令字和锁存信号分别向所述程控衰减电路、第一程控放大电路和第二程控放大电路输出档位控制信号，以控制所述程控衰减电路、第一程控放大电路和第二程控放大电路的档位。

8.根据权利要求1所述的接收电路，其特征在于，所述子接收电路还包括：第一屏蔽开关；

所述第一屏蔽开关用于接收经过所述程控衰减电路衰减的有效信号和经过所述高通有源模拟滤波器滤除低频噪声信号的有效信号，根据接收到的用于指示关闭所述第一屏蔽开关的信号向所述第一程控放大电路输出经过所述高通有源模拟滤波器滤除低频噪声信号的有效信号。

9.根据权利要求8所述的接收电路，其特征在于，所述子接收电路还包括：

控制寄存器，用于根据接收到的串行时钟、串行命令字和锁存信号向所述第一屏蔽开关输出用于指示关闭所述第一屏蔽开关的信号。

10.根据权利要求4所述的接收电路，其特征在于，所述子接收电路还包括：第二屏蔽开关；

所述第二屏蔽开关用于接收经过所述第一程控放大电路放大的有效信号和经过所述低通有源模拟滤波器滤除高频噪声信号的有效信号，根据接收到的用于指示关闭所述第二屏蔽开关的信号向所述第二程控放大电路输出经过所述低通有源模拟滤波器滤除高频噪声信号的有效信号。

11.根据权利要10所述的接收电路，其特征在于，所述子接收电路还包括：

控制寄存器，用于根据接收到的串行时钟、串行命令字和锁存信号向所述第二屏蔽开关输出用于指示关闭所述第二屏蔽开关的信号。