CN113028964A - 一种钻杆长度的测量方法和测量系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种钻杆长度的测量方法和测量系统，包括如下步骤：S1、获取若干不同长度钻杆的阻抗值，各所述不同长度钻杆分别由不同数量的标准钻杆依次首尾连接接形成；S2、将各所述不同长度钻杆的阻抗值转化为导纳值，基于线性插值算法对导纳值与钻杆长度的关系进行曲线拟合，得到导纳值与钻杆长度的曲线图；S3、获取插入钻孔的待测钻杆的阻抗值并将其转化为导纳值，根据所述导纳值在所述曲线上找到对应的钻杆长度数值。基于本发明的方法可以现场测量、验证钻杆的长度、钻孔的深度，高效且精准，省时省力。
Description
技术领域
本发明属于钻孔深度测量技术领域，具体涉及一种钻杆长度的测量方法和测量系统。
背景技术
现有的钻孔施工大多以进尺计酬，在施工过程中遇到坚硬岩层时，施工队为了保证施工进度，可能会偷工减料，虚报钻孔深度，给煤矿生产或其他工程带来巨大安全隐患或后继的工程困难。目前，多是采用钻机进行钻孔，钻孔时，由钻机上的动力头将一根接一根的标准钻杆向前钻进以进行钻孔操作，标准钻杆首尾对接。在将一根接一根的首尾对接的标准钻杆打入煤层或岩层中时，由工人观察标准钻杆的对接处的通过次数，实现对标准钻杆个数的计量，计数个数乘以标准钻杆的长度即可得到钻孔深度，在钻孔深度达到预定要求后，再将标准钻杆一根接一根的退出钻孔，在退出过程中，也由人工观察标准钻杆的对接处的通过次数进行计数以复核钻孔深度。由于钻杆安装由人工完成并计数，人工计数一方面增加了工人的劳动强度，影响工人劳动效率，另一方面，也容易出现因工人疲劳而导致的认为计数误差，由于通过人工对取出的钻杆计数得到钻孔深度数据的方法出错概率大，为了降低错误率，需要多人同时计数，并安排专人全程监督，浪费大量的人力资源，增加了管理成本，且无法杜绝虚报钻孔深度的现象。因此，作为第三方监工单位和业主单位，对于诸多工地、高速公路、桥梁隧道等一系列的钻孔工程，都面临着钻孔深度测量的困难。现有技术中缺乏通过对一个标准的核心参数的测量来计算钻杆的深度。
发明内容
本发明解决的技术问题为：本发明提供了一种钻杆长度的测量方法和测量系统，可以现场测量、验证钻杆的长度，将钻杆长度高效且精准地测量出来，省时又省力。
本发明提供的具体解决方案包括如下步骤：
本发明提供了一种钻杆长度的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、获取若干不同长度钻杆的阻抗值，各所述不同长度钻杆分别由不同数量的标准钻杆依次首尾连接接形成；
S2、将各所述不同长度钻杆的阻抗值转化为导纳值，基于线性插值算法对导纳值与钻杆长度的关系进行曲线拟合，得到导纳值与钻杆长度的曲线图；
S3、获取插入钻孔的待测钻杆的阻抗值并将其转化为导纳值，根据所述导纳值在所述曲线图上找到对应的钻杆长度数值。
基于本发明的技术方案具有有益效果：
(1)基于本发明的发明人发现，钻杆的导纳参数不仅仅随着长度变化发生有规律的变化，且不受外界条件因素的影响，因此通过测量此参数随钻杆长度的变化而得出以长度为横坐标，导纳为纵坐标的曲线图。
(2)基于本发明的方法可以现场测量、验证钻杆的长度、钻孔的深度，高效且精准，省时省力。
在上述方案的基础上，本发明还可以进行如下改进：
进一步，S11.将所述传输线的另一端与一个特定长度钻杆连接，扫频仪获取所述传输线与扫频仪连接的一端电压随频率变化的第一波形图，从所述第一波形图获取所述波峰电压与波谷电压，然后根据所述波峰电压与波谷电压计算传输线的驻波比；
S13.将所述传输线的另一端与所述钻杆断开连接，通过扫频仪获取所述传输线与扫频仪连接的一端电压随频率变化的第二波形图，根据所述第二波形图获取波形图周期Δf及处于第二波形图波谷处的频率fo及其对应的波长λε0，所述L和λε0满足L＝k.λε0/2，k为整数1,2,3,4...；
S13.从所述第一波形图获取距离第二波形图波谷处的频率fo最近的第一波形图波谷处的频率f1’，计算电压谷点从f0到f1′的频率变化Δf′，根据Δf、Δf′以及λε0计算得到驻波相位dmin，dmin计算公式如下：
dmin＝|(λε0/2)·(Δf'/Δf)|
其中，λε0为频率f0在传输线中的波长；dmin为接负载钻杆后的驻波相位，即第一波形图的驻波相位；fo为传输线终端短路时波形图中波谷处的频率，即第二波形图波谷处的频率；f1′为距离所述第二波形图波谷处的频率fo最近的第一波形图波谷处的频率；Δf为输出电缆短路时的波形图的周期，即第二波形图的周期；Δf′为接负载钻杆后，电压谷点的频率变化；
S14.根据所述驻波比和驻波相位从所处驻波原图上查出所述驻波比和驻波相位对应的阻抗值，所述阻抗值为所述特定长度的钻杆的阻抗值。
频率特性测试仪，即通称的扫频仪，可用于测量网络(电路)的频率特性。
传输线，是指以横电磁(TEM)模的方式传送电能和(或)电信号的导波结构。在高频电信号的传输领域,通常离不了传输线,传输线有个极其重要的特性是它的特性阻抗,并由此引出了对负载阻抗的所谓“匹配”要求及相关的“反射系数”或“驻波比”等概念。阻抗匹配主要用于传输线上，以此来达到所有高频的微波信号均能传递至负载点的目的，而且几乎不会有信号反射回来源点，从而提升能源效益。信号源内阻与所接传输线的特性阻抗大小相等且相位相同，或传输线的特性阻抗与所接负载阻抗的大小相等且相位相同，分别称为传输线的输入端或输出端处于阻抗匹配状态，简称为阻抗匹配。阻抗匹配是传输线中最基本、最重要的要求,完全达到阻抗匹配往往是困难的,为了定量描述负载阻抗匹配程度，常用驻波比来描述，驻波比指驻波波腹电压与波谷电压幅度之比，又称为驻波系数，驻波比等于1时，表示阻抗完全匹配，传输能量全部被负载吸收，没有能量的反射损耗；驻波比为无穷大时，表示全反射，能量完全没有辐射出去。
传输线理论指出,当负载阻抗与特性阻抗相同时,传输线上只有行波,波的电压幅度没有起伏,各点的输入阻抗也不变,都等于特性阻抗；而当负载阻抗与特性阻抗不同时,传输线上就产生驻波,波的电压幅度有起伏,各点的输入阻抗也不同,它们都呈周期性的变化,变化周期为λε0/2(λε0为频率f0的高频信号在介质的介电常数为ε的传输线中的传播波长)。因此,在距负载为λε0/2的整数倍的各点的输入阻抗与负载阻抗相同。另外,在电压的波腹(波形的波峰)和波节(波形的波谷),输入阻抗为纯电阻,分别为最大值和最小值。所以,当确定了传输线接上某负载后的驻波比和驻波相位时从阻抗圆图可以查出负载阻抗值。
基于本发明的方法，以现有的传输线和扫频仪为阻抗测量单元，测量负载钻杆的阻抗值，并进一步将其转换为导纳值，并通过导纳值与钻杆长度的曲线图得到钻杆的长度，方法简单，测量方便且准确度高。
本发明还提供了一种钻杆长度的测量系统，包括：
获取模块，用于获取若干不同长度钻杆的阻抗值，各所述不同长度钻杆分别由不同数量的标准钻杆依次首尾连接接形成；
曲线拟合模块，用于将各所述不同长度钻杆的阻抗值转化为导纳值，基于线性插值算法对导纳值与钻杆长度的关系进行曲线拟合，得到导纳值与钻杆长度的曲线图；
检测模块，获取插入钻孔的待测钻杆的阻抗值并将其转化为导纳值，根据所述导纳值在所述曲线图上找到对应的钻杆长度数值。
基于本发明的钻杆长度的测量系统，通过直接测量钻孔内钻杆的阻抗值将其转化为导纳值便可得到相应的钻杆长度，高效且精准，省时省力，具有良好的应用前景。
基于本发明的钻杆长度的测量系统，还包括阻抗测量装置，所述阻抗测量装置包括扫频仪、长度为L的传输线和处理模块，所述传输线的一端连接扫频仪，另一端用于连接各所述不同长度钻杆的一端；所述扫频仪，用于所述传输线的另一端与一个特定长度钻杆连接时，获取所述传输线与扫频仪连接的一端电压随频率变化的第一波形图，或用于所述传输线的另一端与所述钻杆断开连接时，获取所述传输线上的与扫频仪连接的一端电压随频率变化的第二波形图；所述处理模块包括第一计算单元和第二计算单元；所述第一计算单元用于根据所述波峰电压与波谷电压计算传输线的驻波比并将其发送给校准单元，所述波峰电压与波谷电压从所述第一波形图获取；所述第二计算单元用于计算电压谷点从f0到f1′的频率变化Δf′，根据Δf、Δf′以及λε0计算得到驻波相位dmin，dmin计算公式如下：dmin＝|(λε0/2)·(Δf'/Δf)|；
其中，λε0为频率f0在传输线中的波长，所述L和所述λε0满足L＝k.λε0/2，k为整数1,2,3,4...；dmin为接负载钻杆后的驻波相位，即第一波形图的驻波相位；fo为将输出电缆短路时波形图中波谷处的频率，即第二波形图波谷处的频率；f1′从所述第一波形图种获取，为距离所述第二波形图波谷处的频率fo最近的第一波形图波谷处的频率；Δf为输出电缆短路时的波形图的周期，即第二波形图的周期，从第二波形图中获取；Δf′为接负载钻杆后，电压谷点的频率变化。
基于本发明的钻杆长度的测量系统，所述扫频仪包括显示所述第一波形图或者第二波形图的示波器、输出电缆和检波探头，所述传输线的一端作分别连接所述检波探头和输出电缆，所述传输线的另一端用于连接各所述不同长度钻杆的一端；所述传输线的另一端与一个特定长度钻杆的一端连接时，所述输出电缆向所述传输线输入扫频信号，并将扫频信号发送至示波器的X轴电路，检波探头对传输线的输出信号进行检波并将检波信号送往示波器的Y轴电路，得到电压随频率变化的一个所述第一波形图。
扫频仪,包括扫频信号发生器、示波器、检波探头和输出电缆等的综合仪器，其最基本用途是测量电路、网络等的频率响应特性,因此又称为频率特性测试仪，它能自动产生频率连续变化的等幅波，将它输入给被测电路,在被测电路的输出端检测的电压幅度又能与输入端频率的变化同步地显示在示波器屏幕上,形成直观的频率响应特性曲线。基于本发明的钻杆长度的测量系统，以扫频仪和传输线为阻抗测量单元，将所述传输线的一端作为测试点分别与检波探头和输出电缆连接，所述传输线的另一端用于连接各所述不同长度的钻杆的一端，分别测量得到输出电缆接负载钻杆后的第一波形图以及接负载钻杆短路时的第二波形图，从而得到传输线接上某负载后的驻波比和驻波相位，通过传输线接上某负载后的驻波比和驻波相位时，从阻抗圆图可以人工直接查出负载的阻抗值。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1为标准钻杆的模型图
图2为反射系数参数的仿真图。
图3为由标准钻杆依次收尾连接形成的具有一定长度的钻杆模型图。
图4携带环境信息的标准钻杆模型图。
图5为水环境下的钻杆模型图与未加入环境信息的钻杆模型的仿真图。
图6为300MHZ下钻杆长度与导纳的关系图。
图7为基于本发明的钻杆长度的测量系统的结构示意图。
图8为基于本发明的钻杆长度的测量系统中的阻抗测量装置的结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件名称为：
1、扫频仪；2、传输线；3、输出电缆；4、检波探头；5、示波器；6、钻杆。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
基于本发明的钻杆长度的测量方法，包括如下步骤：
S1、获取若干不同长度钻杆的阻抗值，各所述不同长度的钻杆分别由不同数量的标准钻杆依次首尾连接接形成；
S2、将各所述不同长度钻杆的阻抗值转化为导纳值，基于线性插值算法对导纳值与钻杆长度的关系进行曲线拟合，得到导纳值与钻杆长度的曲线图；
S3、获取插入钻孔的待测钻杆的阻抗值并将其转化为导纳值，根据所述导纳值在所述曲线图上找到对应的钻杆长度数值。
基于本发明的发明人通过电磁模拟仿真和具体的实验发现，钻杆的导纳参数不仅仅随着长度变化发生有规律的变化，且不受外界条件因素的影响，因此通过测量此参数随钻杆长度的变化而得出以长度为横坐标、导纳为纵坐标的曲线图。
电磁模拟仿真的原理和具体过程如下：
原理：电磁仿真软件用于3D结构电磁场分析的仿真软件，通过多种核心算法，模拟出导体在不同环境下的电磁参数。利用电磁软件模拟出钻杆在不同环境下的电磁参数(包括阻抗参数、导纳参数、驻波比参数、反射系数)，得到阻抗、导纳、驻波比、反射系数等仿真参数曲线，最后发现钻杆的导纳参数不仅仅随着长度变化发生有规律的变化，且不受外界条件因素的影响。
电磁模拟仿真的具体过程如下：
步骤一、建立1m长的标准钻杆，且外围套三个圆环的物理模型，如图1所示，将模型导入至电磁仿真软件中，导入之后检测模型的尺寸是否为1m，确保跟建模尺寸单位一致，确认无误后在软件变量中定义模型的介质为理想的电导体，在基本变量中设置最小频率f1为3MHZ和最大频率f2为300MHZ，波长为c0等一系列参数，将激励源设置为顶端的边缘，电压设置为5v，采样频点设置成采样十次，因此，采样间隔为33MHZ，设置远场方向图为3D方向图，网格的剖分设置成默认的标准模式，最后的计算方式采用双精度的矩量法计算，最后在仿真中得到了以频率为横坐标，反射系数参数为纵坐标的仿真图，如图2所示，然后更改纵坐标的参数，例如更改为电压、阻抗、导纳、源功率或驻波比，从而得到新的仿真图。
步骤二、如图3所示，再建立由图1中的标准钻杆连接而成的长度分别为2m、3m、5m、10m、20m、30m、40m、50m、60m、70m、80m、90m、100m的物理模型，并导入电磁仿真软件当中，重复第一步中测量模型的尺寸、对模型基本变量以及参数的设定、网格的剖分、计算的方法设置等相关步骤、最终得到了不同长度下，以频率为横坐标，反射系数为纵坐标的仿真图，然后更改纵坐标的诸多参数，例如更改为阻抗、导纳、源功率或驻波比，从而得到新的仿真图。
步骤三、将不同参数下各个长度钻杆的仿真图绘制于同一坐标下，发现同一频率下，不同长度下的电压参数并无明显变化；同一频率下，反射参数和驻波比参数与钻杆长度的关系杂乱无规律，故不能采用这些测量这些参数用来分析钻杆的长度，而导纳参数则随着钻杆长度的增加而减小，且变化明显，初步判断可以用来分析钻杆的长度。
步骤四、再次建立模型探究环境对导纳参数的影响：由于钻杆并不是在地面上进行测量，实际工程中测量的是已经进入地下的钻杆，考虑到地下外界环境的影响，上述测量结果并不严谨，为了解决这一问题，因此还需要再次模拟出地下环境的恶劣条件，查看导纳这个参数会不会随着外界环境的变化而变化，因此需要继续建立模型如图4所示，即在原先的1m标准钻杆模型的基础上，外围套上三个圆环覆盖钻杆，通过更改三个圆环的参数，使其分别与水、岩石、土壤的参数一致，达到模拟现实环境仿真的效果，继续在之前的1m、2m、3m、5m、10m、20m、30m、40m、50m、60m、70m、80m、90m、100m的钻杆模型中，加入三个圆环，仅改变圆环的基本参数设定，其余参数的设定如网格的剖分、计算的方法等都不改变，在进行仿真计算之后，得到仿真结果，通过分别比对相同长度下的钻杆模型的线性仿真计算结果发现，加了外界参数的模型，仿真结果与未加外界参数模型的仿真结果，导纳参数并无明显变化，例如，分别水环境下的钻杆模型图与未加入环境信息的钻杆模型的仿真图如图5所示，两个仿真图基本重合，无法区分开。因此，最终可以得出结论，导纳参数可作为特征参数，用来分析钻杆内的钻杆长度，如图6所示，为同一坐标下的各仿真图中，300MHZ下对应的钻杆长度与导纳的关系图，即在实际工程中通过测量钻杆的导纳参数，得到钻杆的长度，进而得知钻孔的深度，达到最终的测量出钻杆和钻孔深度的目的。
通过进一步的实地检测实验对上述模拟结果进行了验证，结果发现导纳参数的确可作为分析钻杆内的钻杆长度。
在上述方案的基础上，本发明还可以进行如下改进：
进一步，在S1之前，通过阻抗测量单元对各所述不同长度钻杆的阻抗值进行测量，所述阻抗测量单元包括扫频仪和传输线，所述传输线的一端连接扫频仪，另一端用于连接各所述不同长度的钻杆的一端，各所述不同长度的钻杆的测量步骤分别如下：
S11.将所述传输线的另一端与一个特定长度钻杆连接，扫频仪获取所述传输线与扫频仪连接的一端电压随频率变化的第一波形图，从所述第一波形图获取所述波峰电压与波谷电压，然后根据所述波峰电压与波谷电压计算传输线的驻波比；
S13.将所述传输线的另一端与所述钻杆断开连接，通过扫频仪获取所述传输线与扫频仪连接的一端电压随频率变化的第二波形图，根据所述第二波形图获取波形图周期Δf及处于第二波形图波谷处的频率fo及其对应的波长λε0，所述L和λε0满足L＝k.λε0/2，k为整数1,2,3,4...；
S13.从所述第一波形图获取距离第二波形图波谷处的频率fo最近的第一波形图波谷处的频率f1’，计算电压谷点从f0到f1′的频率变化Δf′，根据Δf、Δf′以及λε0计算得到驻波相位dmin，dmin计算公式如下：
dmin＝|(λε0/2)·(Δf'/Δf)|
其中，λε0为频率f0在传输线中的波长；dmin为接负载钻杆后的驻波相位，即第一波形图的驻波相位；fo为传输线终端短路时波形图中波谷处的频率，即第二波形图波谷处的频率；f1′为距离所述第二波形图波谷处的频率fo最近的第一波形图波谷处的频率；Δf为输出电缆短路时的波形图的周期，即第二波形图的周期；Δf′为接负载钻杆后，电压谷点的频率变化；
S14.根据所述驻波比和驻波相位从所处驻波原图上查出所述驻波比和驻波相位对应的阻抗值，所述阻抗值为所述特定长度的钻杆的阻抗值。
基于本发明的方法，以现有的传输线和扫频仪为阻抗测量单元，测量负载钻杆的阻抗值，并进一步将其转换为导纳值，并通过导纳值与钻杆长度的曲线图得到钻杆的长度，方法简单，测量方便且准确度高。
如图7所示，本发明还提供了一种钻杆长度的测量系统，包括：
获取模块，用于获取若干不同长度钻杆的阻抗值，各所述不同长度的钻杆分别由不同数量的标准钻杆依次首尾连接接形成；
曲线拟合模块，用于将各所述不同长度钻杆的阻抗值转化为导纳值，基于线性插值算法对导纳值与钻杆长度的关系进行曲线拟合，得到导纳值与钻杆长度的曲线图；
检测模块，获取插入钻孔的待测钻杆的阻抗值并将其转化为导纳值，根据所述导纳值在所述曲线图上找到对应的钻杆长度数值。
基于本发明的钻杆长度的测量系统，通过直接测量钻孔内钻杆的阻抗值将其转化为导纳值便可得到相应的钻杆长度，高效且精准，省时省力，具有良好的应用前景。
如图8所示，基于本发明的钻杆长度的测量系统，还包括阻抗测量装置，所述阻抗测量装置包括扫频仪1、长度为L的传输线2和处理模块，所述传输线2的一端连接扫频仪，另一端用于连接各所述不同长度钻杆的一端；所述扫频仪，用于所述传输线2的另一端与一个特定长度钻杆连接时，获取所述传输线与扫频仪连接的一端电压随频率变化的第一波形图，或用于所述传输线的另一端与所述钻杆断开连接时，获取所述传输线上的与扫频仪连接的一端电压随频率变化的第二波形图；所述处理模块包括第一计算单元和第二计算单元；所述第一计算单元用于根据所述波峰电压与波谷电压计算传输线的驻波比并将其发送给校准单元，所述波峰电压与波谷电压从所述第一波形图获取；所述第二计算单元用于计算电压谷点从f0到f1′的频率变化Δf′，根据Δf、Δf′以及λε0计算得到驻波相位dmin，dmin计算公式如下：dmin＝|(λε0/2)·(Δf'/Δf)|；
其中，λε0为频率f0在传输线中的波长，所述L和所述λε0满足L＝k.λε0/2，k为整数1,2,3,4...；dmin为接负载钻杆后的驻波相位，即第一波形图的驻波相位；fo为将输出电缆短路时波形图中波谷处的频率，即第二波形图波谷处的频率；f1′从所述第一波形图种获取，为距离所述第二波形图波谷处的频率fo最近的第一波形图波谷处的频率；Δf为输出电缆短路时的波形图的周期，即第二波形图的周期，从第二波形图中获取；Δf′为接负载钻杆后，电压谷点的频率变化。
如图8所示，基于本发明的钻杆长度的测量系统，所述扫频仪包括显示所述第一波形图或者第二波形图的示波器5、输出电缆3和检波探头4，所述传输线2的一端作分别连接所述检波探头4和输出电缆3，所述传输线2的另一端用于连接各所述不同长度钻杆的一端；所述传输线的另一端与一个特定长度钻杆的一端连接时，所述输出电缆3向所述传输线2输入扫频信号，并将扫频信号发送至示波器5的X轴电路，检波探头对传输线2的输出信号进行检波并将检波信号送往示波器5的Y轴电路，得到电压随频率变化的一个所述第一波形图。基于本发明的钻杆长度的测量系统，以扫频仪1和传输线2为阻抗测量单元，分别测量得到输出电缆接负载钻杆后的第一波形图以及接负载钻杆短路时的第二波形图，从而得到传输线接上某负载后的驻波比和驻波相位，通过传输线接上某负载后的驻波比和驻波相位时，从阻抗圆图可以人工直接查出负载的阻抗值。
尽管上面已经详细描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种钻杆长度的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、获取若干不同长度钻杆的阻抗值，各所述不同长度钻杆分别由不同数量的标准钻杆依次首尾连接接形成；
S2、将各所述不同长度钻杆的阻抗值转化为导纳值，基于线性插值算法对导纳值与钻杆长度的关系进行曲线拟合，得到导纳值与钻杆长度的曲线图；
S3、获取插入钻孔的待测钻杆的阻抗值并将其转化为导纳值，根据所述导纳值在所述曲线图上找到对应的钻杆长度数值。
2.根据权利要求1所述的钻杆长度的测量方法，其特征在于，在S1之前，通过阻抗测量单元对各所述不同长度钻杆的阻抗值进行测量，所述阻抗测量单元包括扫频仪和长度为L的传输线，所述传输线的一端连接扫频仪，另一端用于连接各所述不同长度钻杆的一端，各所述不同长度钻杆的测量步骤分别如下：
S11.将所述传输线的另一端与一个特定长度钻杆连接，扫频仪获取所述传输线与扫频仪连接的一端电压随频率变化的第一波形图，从所述第一波形图获取所述波峰电压与波谷电压，然后根据所述波峰电压与波谷电压计算传输线的驻波比；
S13.将所述传输线的另一端与所述钻杆断开连接，通过扫频仪获取所述传输线与扫频仪连接的一端电压随频率变化的第二波形图，根据所述第二波形图获取波形图周期Δf及处于第二波形图波谷处的频率fo及其对应的波长λε0，所述L和λε0满足L＝k.λε0/2，k为整数1,2,3,4...；
S13.从所述第一波形图获取距离第二波形图波谷处的频率fo最近的第一波形图波谷处的频率f1’，计算电压谷点从f0到f1′的频率变化Δf′，根据Δf、Δf′以及λε0计算得到驻波相位dmin，dmin计算公式如下：
dmin＝|(λε0/2)·(Δf'/Δf)|
其中，λε0为频率f0在传输线中的波长；dmin为接负载钻杆后的驻波相位，即第一波形图的驻波相位；fo为传输线终端短路时波形图中波谷处的频率，即第二波形图波谷处的频率；f1′为距离所述第二波形图波谷处的频率fo最近的第一波形图波谷处的频率；Δf为输出电缆短路时的波形图的周期，即第二波形图的周期；Δf′为接负载钻杆后，电压谷点的频率变化；
S14.根据所述驻波比和驻波相位从所处驻波原图上查出所述驻波比和驻波相位对应的阻抗值，所述阻抗值为所述特定长度的钻杆的阻抗值。
3.一种钻杆长度的测量系统，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取若干不同长度钻杆的阻抗值，各所述不同长度钻杆分别由不同数量的标准钻杆依次首尾连接接形成；
曲线拟合模块，用于将各所述不同长度钻杆的阻抗值转化为导纳值，基于线性插值算法对导纳值与钻杆长度的关系进行曲线拟合，得到导纳值与钻杆长度的曲线图；
检测模块，获取插入钻孔的待测钻杆的阻抗值并将其转化为导纳值，根据所述导纳值在所述曲线图上找到对应的钻杆长度数值。
4.根据权利要求3所述的钻杆长度的测量系统，其特征在于，还包括阻抗测量装置，所述阻抗测量装置包括扫频仪(1)、长度为L的传输线(2)和处理模块，所述传输线(2)的一端连接扫频仪，另一端用于连接各所述不同长度钻杆的一端；所述扫频仪，用于所述传输线(2)的另一端与一个特定长度钻杆连接时，获取所述传输线与扫频仪连接的一端电压随频率变化的第一波形图，或用于所述传输线的另一端与所述钻杆断开连接时，获取所述传输线上的与扫频仪连接的一端电压随频率变化的第二波形图；所述处理模块包括第一计算单元和第二计算单元；所述第一计算单元用于根据所述波峰电压与波谷电压计算传输线的驻波比并将其发送给校准单元，所述波峰电压与波谷电压从所述第一波形图获取；所述第二计算单元用于计算电压谷点从f0到f1′的频率变化Δf′，根据Δf、Δf′以及λε0计算得到驻波相位dmin，dmin计算公式如下：dmin＝|(λε0/2)·(Δf'/Δf)|；
其中，λε0为频率f0在传输线中的波长，所述L和所述λε0满足L＝k.λε0/2，k为整数1,2,3,4...；dmin为接负载钻杆后的驻波相位，即第一波形图的驻波相位；fo为将输出电缆短路时波形图中波谷处的频率，即第二波形图波谷处的频率；f1′从所述第一波形图种获取，为距离所述第二波形图波谷处的频率fo最近的第一波形图波谷处的频率；Δf为输出电缆短路时的波形图的周期，即第二波形图的周期，从第二波形图中获取；Δf′为接负载钻杆后，电压谷点的频率变化。
5.根据权利要求4所述的钻杆长度的测量系统，其特征在于，所述扫频仪包括显示所述第一波形图或者第二波形图的示波器(5)、输出电缆(3)和检波探头(4)，所述传输线(2)的一端作分别连接所述检波探头(4)和输出电缆(3)，所述传输线(2)的另一端用于连接各所述不同长度钻杆的一端；所述传输线的另一端与一个特定长度钻杆的一端连接时，所述输出电缆(3)向所述传输线(2)输入扫频信号，并将扫频信号发送至示波器(5)的X轴电路，检波探头对传输线(2)的输出信号进行检波并将检波信号送往示波器(5)的Y轴电路，得到电压随频率变化的一个所述第一波形图。
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