CN110018523A - 一种电磁随钻测量系统地面接收装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电磁随钻测量系统地面接收装置，其包含：信号接收模块，其用于接收井下发射的电磁波信号；信号预处理模块，其与信号接收模块连接，用于对电磁波信号进行预处理；双核单片机模块，其与信号预处理模块连接，用于将经过预处理后的电磁波信号传送至信号处理软件，并接收信号处理软件发送的信号调整指令；信号调整模块，其与双核单片机模块连接，用于在双核单片机模块的控制下依据信号调整指令调整经过预处理后的电磁波信号。本发明提供的电磁随钻测量系统地面接收装置及方法由双核单片机的协处理器完成对中断的管理控制，主处理器移植并运行操作系统，能够保证地面接收装置对微弱电磁波信号的接收、滤波、高频采样以及数据处理。
Description
技术领域
本发明涉及石油勘探钻井工程技术领域，具体地说，涉及一种电磁随钻测量系统地面接收装置及方法。
背景技术
在石油勘探钻井过程中运用到的传统单片机片内集成很多I/O功能模块，为实现复杂控制系统的单片机提供了方便，但随着勘探要求的提升，会产生越来越多的I/O中断源以及对中断响应速度越来越高的要求，这样就会使单片机的CPU负担愈发沉重。
因此，急需一种高效的电磁随钻测量系统地面接收装置及方法。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种电磁随钻测量系统地面接收装置，所述装置包含：
信号接收模块，其用于接收井下发射的电磁波信号；
信号预处理模块，其与所述信号接收模块连接，用于对所述电磁波信号进行预处理；
双核单片机模块，其与所述信号预处理模块连接，用于将经过预处理后的电磁波信号传送至信号处理软件，并接收所述信号处理软件发送的信号调整指令；
信号调整模块，其与所述双核单片机模块连接，用于在所述双核单片机模块的控制下依据所述信号调整指令调整经过预处理后的电磁波信号。
根据本发明的一个实施例，所述信号预处理模块包含：
信号调理电路，其用于对所述电磁波信号进行滤波处理，以得到滤波处理后的电磁波信号；
模数转换器，其与所述信号调理电路连接，用于将滤波处理后的电磁波信号转化为数字信号，以得到预处理后的电磁波信号。
根据本发明的一个实施例，所述双核单片机模块包含双核单片机，其中，所述双核单片机包含：
主处理器，其用于根据所述信号调整指令控制所述信号调整模块调整经过预处理后的电磁波信号；
协处理器，其接受所述主处理器的控制，用于接收所述信号调整指令，并管理信号调整过程中的中断。
根据本发明的一个实施例，所述双核单片机模块还包含：
电源，其与所述双核单片机连接，用于向所述双核单片机提供电能；
晶振，其与所述双核单片机连接，用于向所述双核单片机提供工作信号脉冲；
看门狗，其与所述双核单片机连接，用于监测所述双核单片机中程序的运行状态。
根据本发明的一个实施例，所述信号调整模块包含：
数据采集芯片，其与所述双核单片机模块连接，用于采集经过预处理后的电磁波信号的频率，并在所述双核单片机模块的控制下依据所述信号调整指令调整采样频率；
信号放大电路，其与所述双核单片机模块连接，用于在所述双核单片机模块的控制下依据所述信号调整指令调整经过预处理后的电磁波信号的放大倍数。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种电磁随钻测量系统地面接收方法，所述方法包含以下步骤：
通过信号接收模块接收井下发射的电磁波信号；
通过信号预处理模块对所述电磁波信号进行预处理；
通过双核单片机模块将经过预处理后的电磁波信号传送至信号处理软件，并接收所述信号处理软件发送的信号调整指令；
通过信号调整模块在所述双核单片机模块的控制下依据所述信号调整指令调整经过预处理后的电磁波信号。
根据本发明的一个实施例，通过信号预处理模块对所述电磁波信号进行预处理的步骤还包含以下步骤：
通过信号调理电路对所述电磁波信号进行滤波处理，以得到滤波处理后的电磁波信号；
通过模数转换器将滤波处理后的电磁波信号转化为数字信号，以得到预处理后的电磁波信号。
根据本发明的一个实施例，通过双核单片机模块将经过预处理后的电磁波信号传送至信号处理软件，并接收所述信号处理软件发送的信号调整指令的步骤包含以下步骤：
通过主处理器根据所述信号调整指令控制所述信号调整模块调整经过预处理后的电磁波信号；
通过协处理器接受所述主处理器的控制，以接收所述信号调整指令，并管理信号调整过程中的中断。
根据本发明的一个实施例，通过双核单片机模块将经过预处理后的电磁波信号传送至信号处理软件，并接收所述信号处理软件发送的信号调整指令的步骤包含以下步骤：
通过电源向所述双核单片机提供电能；
通过晶振向所述双核单片机提供工作信号脉冲；
通过看门狗监测所述双核单片机中程序的运行状态。
根据本发明的一个实施例，通过信号调整模块在所述双核单片机模块的控制下依据所述信号调整指令调整经过预处理后的电磁波信号的步骤包含以下步骤：
通过数据采集芯片采集经过预处理后的电磁波信号的频率，并在所述双核单片机模块的控制下依据所述信号调整指令调整采样频率；
通过信号放大电路在所述双核单片机模块的控制下依据所述信号调整指令调整经过预处理后的电磁波信号的放大倍数。
本发明提供的电磁随钻测量系统地面接收装置及方法由双核单片机的协处理器完成对中断的管理控制，双核单片机的主处理器移植并运行操作系统，能够保证地面接收装置对微弱电磁波信号的接收、滤波、高频采样以及数据处理。并且，本发明还能够根据电磁波信号的载波频率和信号强度，实现对信号采样频率以及放大倍数的调整。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1显示了根据本发明的一个实施例的电磁随钻测量系统地面接收装置的结构框图；
图2进一步显示了根据本发明的一个实施例的电磁随钻测量系统地面接收装置的详细结构框图；
图3显示了根据本发明的一个实施例的电磁随钻测量系统地面接收方法的流程图；
图4显示了根据本发明的另一个实施例的电磁随钻测量系统地面接收装置的结构框图；以及
图5显示了根据本发明的一个实施例的电磁随钻测量系统地面接收方法的另一流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图对本发明实施例作进一步地详细说明。
图1显示了根据本发明的一个实施例的电磁随钻测量系统地面接收装置的结构框图。如图1所示，装置包含信号接收模块101、信号预处理模块102、双核单片机模块103以及信号调整模块104。
其中，信号接收模块101用于接收井下发射的电磁波信号。在本发明的一个实施例中，可以通过电极来接收井下发射的电磁波信号。在接收到井下发送的电磁波信号后，信号接收模块101会将接收到的电磁波信号传送至信号预处理模块102。
信号预处理模块102用于对电磁波信号进行预处理。从井下接收到的电磁波信号一般都会存在很多的干扰信号或是噪声，因此，需要对接收到的电磁波信号进行预处理，得到预处理后的电磁波信号。
对电磁波信号进行预处理后，双核单片机模块103将经过预处理后的电磁波信号传送至信号处理软件，并接收信号处理软件发送的信号调整指令。在本发明提供的电磁随钻测量系统地面接收装置中，双核单片机模块103能够与PC端上的信号处理软件之间展开通信，双核单片机模块103将经过预处理后的电磁波信号传送至信号处理软件，信号处理软件对经过预处理后的电磁波信号进行电磁波信号的解码、数据读取或是波形回放后，会将信号调整指令传送至双核单片机模块103。
为了响应信号处理软件传送的信号调整指令，双核单片机模块103会控制信号调整模块104调整经过预处理后的电磁波信号。即信号调整模块104在双核单片机模块103的控制下依据信号调整指令调整经过预处理后的电磁波信号。
在信号调整模块104依据信号调整指令将经过预处理后的电磁波信号调整完成之后，可以通过双核单片机模块103与信号处理软件展开通信，将调整后的电磁波信号传送至信号处理软件。信号处理软件可以对调整后的电磁波信号进行解码、数据读取或是波形回放等操作。
在如图1所示的电磁随钻测量系统地面接收装置中，双核单片机模块103中的双核单片机中一般使用两个同样的CPU，强调并行处理，一个CPU作为主处理器，可以移植并运行操作系统，另一个CPU作为协处理器使用，专门用来处理I/O中断，可以大大减轻主处理器的负荷，提高电磁随钻测量系统地面接收装置的效率。
图2进一步显示了根据本发明的一个实施例的电磁随钻测量系统地面接收装置的详细结构框图。如图2所示，装置包含信号接收模块101、信号调理电路1021、模数转换器1022、双核单片机1031、电源1032、晶振1033、看门狗1034、数据采集芯片1041以及信号放大电路1042。
其中，信号调理电路1021以及模数转换器1022属于信号预处理模块102。双核单片机1031、电源1032、晶振1033以及看门狗1034属于双核单片机模块103。双核单片机1031包含主处理器10311以及协处理器10312。数据采集芯片1041以及信号放大电路1042属于信号调整模块104。
信号接收模块101用于接收井下发射的电磁波信号。在本发明的一个实施例中，可以通过电极来接收井下发射的电磁波信号。在接收到井下发送的电磁波信号后，信号接收模块101会将接收到的电磁波信号传送至信号预处理模块102。
信号预处理模块102包含信号调理电路1021以及模数转换器1022。其中，信号调理电路1021用于对电磁波信号进行滤波处理，以得到滤波处理后的电磁波信号。井下发射的电磁波信号往往会有噪音，为了消除噪音，可以通过信号调理电路1021对电磁波信号进行滤波处理。模数转换器1022与信号调理电路1021连接，用于将滤波处理后的电磁波信号转化为数字信号，以得到预处理后的电磁波信号。经过滤波处理后的电磁波信号属于模拟信号，模数转换器1022能够将模拟电磁波信号转化为数字电磁波信号，并将数字电磁波信号传送至双核单片机模块103。此时，数字电磁波信号即为经过预处理后的电磁波信号。
需要说明的是，对电磁波信号进行预处理的方式还有很多，其他可以能够对电磁波信号进行预处理的方式也可以运用到本发明提供的电磁随钻测量系统地面接收装置中，本发明不对此做出限制。
双核单片机模块103会接收信号预处理模块102传送的经过预处理后的电磁波信号。通过双核单片机1031中的协处理器10312与信号处理软件展开通信，将经过预处理后的电磁波信号传送至信号处理软件。双核单片机1031中的主处理器10311移植操作系统，根据协处理器10312接收的来自信号处理软件的信号调整指令，完成对经过预处理后的电磁波信号的调整。另外，协处理器10312接受主处理器10311的控制，以管理信号调整过程中的中断。
根据本发明的一个实施例，协处理器10312需要管理与PC端信号处理软件通信的异步串行接口SCI、与数据采集芯片1041通信的同步串行接口SPI以及负责整个装置计时的增强型捕捉定时器ECT。
另外，双核单片机模块103中还配置有电源1032、晶振1033以及看门狗1034。其中，电源1032与双核单片机1031连接，用于向双核单片机1031提供电能。晶振1033与双核单片机1031连接，用于向双核单片机1031提供工作信号脉冲。看门狗1034与双核单片机1031连接，用于监测双核单片机1031中程序的运行状态。
信号调整模块104包含数据采集芯片1041以及信号放大电路1042。其中，数据采集芯片1041与双核单片机模块103连接，用于采集经过预处理后的电磁波信号的频率，并在双核单片机模块103的控制下依据信号调整指令调整采样频率。信号放大电路1042与双核单片机模块103连接，用于在双核单片机模块103的控制下依据信号调整指令调整经过预处理后的电磁波信号的放大倍数。
最后，信号调整模块104会将调整好的电磁波信号传送至双核单片机模块103，通过双核单片机模块103传送至信号处理软件。
如图2所示的电磁随钻测量系统地面接收装置由双核单片机的协处理器完成对中断的管理控制，双核单片机的主处理器移植并运行操作系统，能够保证地面接收装置对微弱电磁波信号的接收、滤波、高频采样以及数据处理。并且，还能够根据电磁波信号的载波频率和信号强度，实现对信号采样频率以及放大倍数的调整。
图3显示了根据本发明的一个实施例的电磁随钻测量系统地面接收方法的流程图。
在步骤S301中，通过信号接收模块接收井下发射的电磁波信号。然后，信号接收模块会将接收到的电磁波信号传送至信号预处理模块，在步骤S302中，通过信号预处理模块对电磁波信号进行预处理。
对电磁波信号进行预处理的方式有很多，在本发明的一个实施例中，可以对电磁波进行滤波预处理以及模数转换预处理。通过信号调理电路对电磁波信号进行滤波处理，消除电磁信号中存在的干扰信号，接着，将滤波处理后的电磁波信号传送至模数转换器，通过模数转换器将经过滤波处理后的电磁波信号转换为数字电信号。此时的数字电信号就是经过预处理后的电磁波信号。
接着，在步骤S303中，通过双核单片机模块将经过预处理后的电磁波信号传送至信号处理软件，并接收信号处理软件发送的信号调整指令。根据本发明的一个实施例，双核单片机模块中包含双核单片机，双核单片机中的主处理器用于根据信号调整指令控制信号调整模块调整经过预处理后的电磁波信号。双核单片机中的协处理器接受主处理器的控制，用于接收信号调整指令，并管理信号调整过程中的中断。
最后，在步骤S304中，通过信号调整模块在双核单片机模块的控制下依据信号调整指令调整经过预处理后的电磁波信号。根据本发明的一个实施例，信号调整模块包含数据采集芯片以及信号放大电路。其中，数据采集芯片与双核单片机模块连接，用于采集经过预处理后的电磁波信号的频率，并在双核单片机模块的控制下依据信号调整指令调整采样频率。信号放大电路与双核单片机模块连接，用于在双核单片机模块的控制下依据信号调整指令调整经过预处理后的电磁波信号的放大倍数。
图4显示了根据本发明的另一个实施例的电磁随钻测量系统地面接收装置的结构框图。如图4所示，装置包含电源1032、晶振1033、看门狗1034、信号调理电路1041、AD7687以及MC9S12XEQ512。
如图4所示，电磁波信号进入信号调理电路1041，信号调理电路1041为滤波电路，能够对电磁波信号进行滤波处理，得到滤波后的电磁波信号。接着，信号调理电路1041将滤波后的电磁波信号传送至AD7687。AD7687属于模数转换芯片，能够将模拟信号转化为数字信号，滤波后的电磁波信号经过AD7687的处理后变成了数字电磁波信号。
然后，数字电磁波信号进入MC9S12XEQ512。MC9S12XEQ512是双核单片机中的一种，属于MC9S12系列单片机(也称为HCS12系列，简称S12系列)是基于速度更快的CPU12内核的单片机系列，具备片上纠错能力，并与68HC11和68HC12结构编码兼容，便于移植。双核单片机MC9S12XEQ512通过RS-485电气标准与PC端进行通信，传送数据以及指令。
电源1032与双核单片机MC9S12XEQ512连接，用于向双核单片机MC9S12XEQ512提供电能。晶振1033与双核单片机MC9S12XEQ512连接，用于向双核单片机MC9S12XEQ512提供工作信号脉冲。看门狗1034与双核单片机MC9S12XEQ512连接，用于监测双核单片机MC9S12XEQ512中程序的运行状态。
图5显示了根据本发明的一个实施例的电磁随钻测量系统地面接收方法的另一流程图。
在步骤S501中，主处理器初始化。主处理器移植并运行操作系统，操作系统应用于嵌入式系统中，保证了实时性、可靠性和稳定性，可以提高开发效率，缩短开发周期，使程序便于修改和维护。在地面接收装置中移植操作系统，可保证高频采样微弱电磁波信号的可靠性和稳定性。
主处理器的初始化包括串行通信接口(Serial Communication Interface，简称SCI)、串行外设接口(Serial Peripheral Interface，简称SPI)、增强型捕捉定时器(Enhanced Capture Timer，简称ECT)以及信号放大倍数控制端口等的初始设定，同时，对操作系统所用时钟也需进行初始化。主处理器在上电复位后立即投入运行，而协处理器要听从主处理器的安排，并需要主处理器对其初始化。协处理器用来处理外设中断，只有主处理器把某个外设中断的处理权交给协处理器，协处理器才有权处理该中断。
接着，在步骤S502中，协处理器初始化。然后，对主处理器和协处理器进行初始化后，在步骤S503中，操作系统初始化。接着，在步骤S504中，创建任务。
前期准备工作完成之后，然后，在步骤S505中，启动操作系统，运行创建的任务。任务是一个无限循环。PC端信号处理软件作为RS-485通信的主节点，地面接收装置作为从节点。在步骤S506中，由协处理器接收PC端的信号处理软件发送的信号调整指令。接着，在步骤S507中，由主处理器判定指令类型后，采取相应操作，如调整信号的采样频率或放大倍数、采样数据通信等。主处理器响应指令进行相关操作后，在步骤S508中，由协处理器向PC回复数据并继续等待接收的PC端的信号调整指令。
需要说明的是，RS-485又名TIA-485-A，ANSI/TIA/EIA-485或TIA/EIA-485。RS-485是一个定义平衡数字多点系统中的驱动器和接收器的电气特性的标准，该标准由电信行业协会和电子工业联盟定义。使用该标准的数字通信网络能在远距离条件下以及电子噪声大的环境下有效传输信号。
一般来说，RS-485有两线制和四线制两种接线，四线制只能实现点对点的通信方式，现很少采用，现在多采用的是两线制接线方式，这种接线方式为总线式拓扑结构，在同一总线上最多可以挂接32个节点。在本发明的一个实施例中，通过RS-485来实现协处理器与PC端的通信，其他能够实现协处理器与PC端的通信的方式也可以运用到本发明提供的电磁随钻测量系统地面接收装置中，本发明不对此做出限制。
根据本发明的一个实施例，由协处理器处理异步串行接口SCI的发送接收中断、同步串行接口SPI的发送接收中断以及增强型捕捉定时器ECT中断，在步骤S502中进行协处理器初始化时，需将相应中断的处理控制权交给协处理器。
协处理器程序是多段独立的中断服务子程序。根据采样频率和总线时钟频率来确定ECT的中断周期。协处理器接收到ECT中断信号后，在ECT中断服务程序中，需要清除中断标志位，然后开启数据采集芯片的转换控制信号，满足其要求的转换信号最低保持时间后，关闭该控制信号，继而开启SPI发送接收中断，读取该次采样信号值。
另外，同步串行接口SPI用于读取数据采集芯片采样数值，在中断服务子程序中，同样需要清对应中断标志位，读取数据后关闭中断使能。
异步串行接口SCI用于接收来自PC端的指令，在中断服务子程序中，先清除中断标志位，接收指令数据，关闭接收中断。将接收的指令交由主处理器判断处理，由主处理器控制采样频率、信号放大倍数调整以及采样数据通信(一次指令回复多组采样值，提高通信效率，保证采样以及通信的协调运行)等。回复数据时，需开启发送中断，发送完毕后关闭发送中断。
另外，根据PC端信号处理软件设定的采样周期以及总线时钟频率可以确定ECT周期，如设定采样频率为1KHz，总线时钟频率为8MHz，则ECT中断周期应为8000左右。由地面接收装置将采样的电磁波信号发送给PC端信号处理软件，由处理软件处理后解码出各项参数，并进行波形回放。如果PC端与地面接收装置的采样时钟周期有偏差，随着偏差积累，信号的解码会出现错误，因此需要对ECT周期进行微调，确保通信两端的采样周期完全一致，避免解码错误。
如果调整周期后，仍无法消除偏差，则可利用双核单片机内部的压控振荡器和锁相环提高频率，以此作为双核单片机工作的内部总线时钟。将总线时钟大幅提高后，ECT周期的可调精度提高，进行微调后，可最大程度地减小地面接收装置与PC端的采样周期偏差，消除偏差积累造成的影响，继而完成对信号的正确解码。
本发明提供的电磁随钻测量系统地面接收装置及方法由双核单片机的协处理器完成对中断的管理控制，双核单片机的主处理器移植并运行操作系统，能够保证地面接收装置对微弱电磁波信号的接收、滤波、高频采样以及数据处理。并且，本发明还能够根据电磁波信号的载波频率和信号强度，实现对信号采样频率以及放大倍数的调整。
应该理解的是，本发明所公开的实施例不限于这里所公开的特定结构、处理步骤或材料，而应当延伸到相关领域的普通技术人员所理解的这些特征的等同替代。还应当理解的是，在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并不意味着限制。
说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意指结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各个地方出现的短语“一个实施例”或“实施例”并不一定均指同一个实施例。
虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (10)
1.一种电磁随钻测量系统地面接收装置，其特征在于，所述装置包含：
信号接收模块，其用于接收井下发射的电磁波信号；
信号预处理模块，其与所述信号接收模块连接，用于对所述电磁波信号进行预处理；
双核单片机模块，其与所述信号预处理模块连接，用于将经过预处理后的电磁波信号传送至信号处理软件，并接收所述信号处理软件发送的信号调整指令；
信号调整模块，其与所述双核单片机模块连接，用于在所述双核单片机模块的控制下依据所述信号调整指令调整经过预处理后的电磁波信号。
2.如权利要求1所述的电磁随钻测量系统地面接收装置，其特征在于，所述信号预处理模块包含：
信号调理电路，其用于对所述电磁波信号进行滤波处理，以得到滤波处理后的电磁波信号；
模数转换器，其与所述信号调理电路连接，用于将滤波处理后的电磁波信号转化为数字信号，以得到预处理后的电磁波信号。
3.如权利要求1所述的电磁随钻测量系统地面接收装置，其特征在于，所述双核单片机模块包含双核单片机，其中，所述双核单片机包含：
主处理器，其用于根据所述信号调整指令控制所述信号调整模块调整经过预处理后的电磁波信号；
协处理器，其接受所述主处理器的控制，用于接收所述信号调整指令，并管理信号调整过程中的中断。
4.如权利要求3所述的电磁随钻测量系统地面接收装置，其特征在于，所述双核单片机模块还包含：
电源，其与所述双核单片机连接，用于向所述双核单片机提供电能；
晶振，其与所述双核单片机连接，用于向所述双核单片机提供工作信号脉冲；
看门狗，其与所述双核单片机连接，用于监测所述双核单片机中程序的运行状态。
5.如权利要求1所述的电磁随钻测量系统地面接收装置，其特征在于，所述信号调整模块包含：
数据采集芯片，其与所述双核单片机模块连接，用于采集经过预处理后的电磁波信号的频率，并在所述双核单片机模块的控制下依据所述信号调整指令调整采样频率；
信号放大电路，其与所述双核单片机模块连接，用于在所述双核单片机模块的控制下依据所述信号调整指令调整经过预处理后的电磁波信号的放大倍数。
6.一种电磁随钻测量系统地面接收方法，其特征在于，所述方法包含以下步骤：
通过信号接收模块接收井下发射的电磁波信号；
通过信号预处理模块对所述电磁波信号进行预处理；
通过双核单片机模块将经过预处理后的电磁波信号传送至信号处理软件，并接收所述信号处理软件发送的信号调整指令；
通过信号调整模块在所述双核单片机模块的控制下依据所述信号调整指令调整经过预处理后的电磁波信号。
7.如权利要求6所述的电磁随钻测量系统地面接收方法，其特征在于，通过信号预处理模块对所述电磁波信号进行预处理的步骤还包含以下步骤：
通过信号调理电路对所述电磁波信号进行滤波处理，以得到滤波处理后的电磁波信号；
通过模数转换器将滤波处理后的电磁波信号转化为数字信号，以得到预处理后的电磁波信号。
8.如权利要求6所述的电磁随钻测量系统地面接收方法，其特征在于，通过双核单片机模块将经过预处理后的电磁波信号传送至信号处理软件，并接收所述信号处理软件发送的信号调整指令的步骤包含以下步骤：
通过主处理器根据所述信号调整指令控制所述信号调整模块调整经过预处理后的电磁波信号；
通过协处理器接受所述主处理器的控制，以接收所述信号调整指令，并管理信号调整过程中的中断。
9.如权利要求8所述的电磁随钻测量系统地面接收方法，其特征在于，通过双核单片机模块将经过预处理后的电磁波信号传送至信号处理软件，并接收所述信号处理软件发送的信号调整指令的步骤包含以下步骤：
通过电源向所述双核单片机提供电能；
通过晶振向所述双核单片机提供工作信号脉冲；
通过看门狗监测所述双核单片机中程序的运行状态。
10.如权利要求6所述的电磁随钻测量系统地面接收方法，其特征在于，通过信号调整模块在所述双核单片机模块的控制下依据所述信号调整指令调整经过预处理后的电磁波信号的步骤包含以下步骤：
通过数据采集芯片采集经过预处理后的电磁波信号的频率，并在所述双核单片机模块的控制下依据所述信号调整指令调整采样频率；
通过信号放大电路在所述双核单片机模块的控制下依据所述信号调整指令调整经过预处理后的电磁波信号的放大倍数。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112230291A (zh) * | 2020-09-10 | 2021-01-15 | 电子科技大学 | 一种用于井间电磁探测的信号同步收发方法及系统 |
| CN112907925A (zh) * | 2019-12-03 | 2021-06-04 | 中国石油化工股份有限公司 | 井下数据监测系统及方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101525998A (zh) * | 2008-03-06 | 2009-09-09 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种电磁随钻测量系统的地面信号接收装置及其接收方法 |
| CN201705342U (zh) * | 2010-08-20 | 2011-01-12 | 中国石油集团钻井工程技术研究院 | 一种用于电磁波随钻测量的地面信号接收仪 |
| CN105824270A (zh) * | 2016-03-11 | 2016-08-03 | 长沙晗光电子科技有限公司 | 多轴运动控制器及其闭环pwm脉冲的控制方法 |
| CN106609669A (zh) * | 2015-10-23 | 2017-05-03 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种随钻测量地面信号处理装置 |
| WO2017083152A1 (en) * | 2015-11-13 | 2017-05-18 | Schlumberger Technology Corporation | Method for placement of surface electrodes for electromagnetic telemetry |
-
2018
- 2018-01-08 CN CN201810014507.0A patent/CN110018523B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101525998A (zh) * | 2008-03-06 | 2009-09-09 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种电磁随钻测量系统的地面信号接收装置及其接收方法 |
| CN201705342U (zh) * | 2010-08-20 | 2011-01-12 | 中国石油集团钻井工程技术研究院 | 一种用于电磁波随钻测量的地面信号接收仪 |
| CN106609669A (zh) * | 2015-10-23 | 2017-05-03 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种随钻测量地面信号处理装置 |
| WO2017083152A1 (en) * | 2015-11-13 | 2017-05-18 | Schlumberger Technology Corporation | Method for placement of surface electrodes for electromagnetic telemetry |
| CN105824270A (zh) * | 2016-03-11 | 2016-08-03 | 长沙晗光电子科技有限公司 | 多轴运动控制器及其闭环pwm脉冲的控制方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 刘修善等: "我国电磁随钻测量技术研究进展", 《石油钻采工艺》 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112907925A (zh) * | 2019-12-03 | 2021-06-04 | 中国石油化工股份有限公司 | 井下数据监测系统及方法 |
| CN112230291A (zh) * | 2020-09-10 | 2021-01-15 | 电子科技大学 | 一种用于井间电磁探测的信号同步收发方法及系统 |
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| Publication number | Publication date |
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