CN111022041A - 一种瞬变场过套管电阻率测井系统接收电路 - Google Patents

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张庆乐
李智强
夏济根
李凡贡
林鹏
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    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B49/00—Testing the nature of borehole walls; Formation testing; Methods or apparatus for obtaining samples of soil or well fluids, specially adapted to earth drilling or wells
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
    • G01V3/18—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation specially adapted for well-logging

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Abstract

本发明公开了一种瞬变场过套管电阻率测井系统接收电路：包括依次电连接在一起的匹配电路、滤波电路、前置加法或减法放大电路、锁定放大器、多通道放大电路、AD采集电路和DSP；其中匹配电路包括彼此电连接的前端处理模块和信号箝位模块，前端处理模块与接收线圈电连接，信号箝位模块与滤波电路电连接。本发明的有益效果是：瞬变场过套管信号为低频信号，采用斩波调制放大技术能够有效降低低频处的1/f噪声对接收到信号产生的干扰，增强了电路对噪声的抑制能力，达到提高接收信号信噪比目的。

Description

一种瞬变场过套管电阻率测井系统接收电路
技术领域
本发明属于测井系统领域，特别涉及该领域中的一种瞬变场过套管电阻率测井系统接收电路。
背景技术
瞬变电磁信号动态范围宽，很难被采样，如果采用单一增大信号放大倍数的做法来提高仪器的分辨率，容易出现饱和的情况。对比图1a和图1b可以发现图1a由于前置增益过大而导致信号失真，一部分真实信号丢失；另外图1b的尾部信号已经非常微弱，不容易检测出来了。而且，被测信号频率很低，接近直流信号，低频处的1/f噪声对接收到信号产生很大干扰，如果直接选用低噪声前置放大器，电路设计简单，但接收电路自身噪声以及1/f噪声经过放大后，会以很大的幅度出现在后级放大器的输出端，当有用信号幅度很小时，根本检测不出来。这样就对仪器的分辨率有很高的要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是提供一种瞬变场过套管电阻率测井系统接收电路。
本发明采用如下技术方案：
一种瞬变场过套管电阻率测井系统接收电路，其改进之处在于：包括依次电连接在一起的匹配电路、滤波电路、前置加法或减法放大电路、锁定放大器、多通道放大电路、AD采集电路和DSP；其中匹配电路包括彼此电连接的前端处理模块和信号箝位模块，前端处理模块与接收线圈电连接，信号箝位模块与滤波电路电连接；锁定放大器包括方波产生电路，该方波产生电路的一路依次通过调制模块、高通滤波模块、放大电路与解调模块电连接，另一路通过移相电路与解调模块电连接；多通道放大电路包括两路以上的放大电路，每路放电电路包括斩波信号CLK发生模块，该斩波信号CLK发生模块分别与调制模块和解调模块电连接，调制模块依次通过叠加模块、低噪声放大模块与解调模块电连接，解调模块则与低通滤波器电连接。
进一步的，AD采集电路与DSP之间通过SPI接口通信。
进一步的，DSP与外界通过CAN总线通信。
本发明的有益效果是：
（1）瞬变场过套管信号为低频信号，采用斩波调制放大技术能够有效降低低频处的1/f噪声对接收到信号产生的干扰，增强了电路对噪声的抑制能力，达到提高接收信号信噪比目的。
（2）采用斩波调制和多通道放大电路解决了单一放大电路容易饱和和失真的现象。
（3）AD采集后，在DSP内部加入软件滤波有利于对白噪声的抑制，在数据处理过程中，设置不同带宽的数字带通滤波器，能够较大程度抑制带外信号。
（4）根据不同采样样本量，选择不同阶数的数字滤波器。在实际使用过程中，可根据不同的情况，选择相应的滤波算法，提高运算速度，最大限度增大信噪比。
附图说明
图1a是瞬变信号前期饱和衰减的曲线图；
图1b是瞬变信号不饱和衰减的曲线图；
图2是接收电路的原理框图；
图3是斩波调制放大的原理图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1，如图2所示，瞬变场过套管接收电路作为系统的关键组成部分之一，其采集性能关系到整个系统的采集数据的有效性。接收电路主要包括匹配电路、前置加法/减法器放大电路、调制解调电路、方波发生电路、移相电路、滤波电路等。
如图3所示，输入信号Vin与斩波信号CLK混频，被调制到CLK的奇次谐波上，实现了信号的频谱搬移。信号Va与输入低频噪声Vn叠加得到Vb，经过放大器A放大，再经过混频得到信号Vc，注意到信号Vin经过两次混频，实现了调制和解调，在Vc中恢复了低频成分。而噪声只经过了一次混频，被调制到高频区，再通过低通滤波器后，噪声影响大为降低。
本实施例所公开的接收电路具有如下特点：
（1）采用了斩波调制放大技术。将对于幅度较小的直流信号或慢变信号通过斩波器变换成交流信号后，再进行放大和处理，之后再进行解调和低通滤波，以得到放大了的被测信号。
（2）采用斩波调制+多通道放大电路，使得接收电路的动态范围得到增大。
（3）在AD采集后，软件内部再次进行滤波处理，根据不同情况选择不同的数字滤波器和相应的滤波算法，最大限度增大信噪比。

Claims (3)

1.一种瞬变场过套管电阻率测井系统接收电路，其特征在于：包括依次电连接在一起的匹配电路、滤波电路、前置加法或减法放大电路、锁定放大器、多通道放大电路、AD采集电路和DSP；其中匹配电路包括彼此电连接的前端处理模块和信号箝位模块，前端处理模块与接收线圈电连接，信号箝位模块与滤波电路电连接；锁定放大器包括方波产生电路，该方波产生电路的一路依次通过调制模块、高通滤波模块、放大电路与解调模块电连接，另一路通过移相电路与解调模块电连接；多通道放大电路包括两路以上的放大电路，每路放电电路包括斩波信号CLK发生模块，该斩波信号CLK发生模块分别与调制模块和解调模块电连接，调制模块依次通过叠加模块、低噪声放大模块与解调模块电连接，解调模块则与低通滤波器电连接。
2.根据权利要求1所述瞬变场过套管电阻率测井系统接收电路，其特征在于：AD采集电路与DSP之间通过SPI接口通信。
3.根据权利要求1所述瞬变场过套管电阻率测井系统接收电路，其特征在于：DSP与外界通过CAN总线通信。
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