CN113364493A - 一种井下无线发射自适应选频方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及井下信号传输技术领域，具体涉及一种井下无线发射自适应选频方法及系统，该系统包括：信号发生模块、选频发射模块和迭代算法模块。其中，信号发生模块用于根据中心频率和频率迭代步长生成双频信号；选频发射模块用于对双频信号进行分频自检处理；迭代算法模块用于选择双频信号中分频自检处理后幅值较小的信号对应的频率为中心频率进行频率迭代，每次频率迭代逐步减小频率迭代步长，直至所选择的信号对应的频率迭代步长小于选频精度，以该信号对应的频率作为优选频率输出。能够解决现有技术中当地层或泥浆等环境介质改变后，接收线圈的固有谐振频率也随之改变，采用设定频率传输，接收信号强度会变弱，严重时会收不到信号的问题。

Description

一种井下无线发射自适应选频方法及系统
技术领域
本发明涉及井下信号传输技术领域，具体涉及一种井下无线发射自适应选频方法及系统。
背景技术
浅层和储量分布集中的油区已经进入开发后期，常规随钻测井无法满足现阶段的钻井需求。当井下传感器距离钻头较远时，传感器检测的数据与钻头实时钻遇的地层信息存在一定的差别，近钻头随钻测井能够有效的减少这种问题。近钻头随钻测井可以准确记录钻井轨迹并获取地层信息，提高薄油层和储量分散油区的钻遇率。
近钻头随钻测井信号的传输可分为有线和无线两种。有线传输能够很好地解决数据的实时性问题，但无法避开螺杆建立传输信道，有线信道容易被钻进的强烈振动干扰，数据的稳定性受到很大影响。无线传输的方式主要有电磁波式、声波式和泥浆脉冲式。在井下短传中，电磁波传输方式具有结构简单、传输速率高和信息容量大的特点，故该方式应用场合较多。
井下短传的电磁波传输方式根据信号传输原理的不同，可分为电场耦合和磁场耦合两种。电场耦合一般带有绝缘短节，隔离出收发电极的两端；磁场耦合的收发端一般采用线圈作为信号收发装置。这两种方式在井下短传的应用都比较常见，在传输速率和信息容量上各有优劣。但井下无线短传性能的稳定可靠，也是智能钻井重点攻关技术之一。
现有的磁场耦合无线短传载波信号是定频传输的。当地层或泥浆等环境介质改变后，接收线圈的固有谐振频率也随之改变，采用定频传输方式，接收信号的强度会变弱，严重时会收不到信号，甚至造成乱码。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种井下无线发射自适应选频方法及系统，能够解决现有技术中当地层或泥浆等环境介质改变后，接收线圈的固有谐振频率也随之改变，采用设定频率的传输方式，接收信号的强度会变弱，严重时会收不到信号的问题。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一方面，本发明提供一种井下无线发射自适应选频方法，包括以下步骤：
选择双频信号中分频自检处理后幅值较小的信号对应的频率为中心频率进行频率迭代，每次频率迭代逐步减小频率迭代步长，直至所选择的信号对应的频率迭代步长小于选频精度，以该信号对应的频率作为优选频率输出。
在一些可选的方案中，所述的选择双频信号中分频自检处理后幅值较小的信号为中心频率进行频率迭代，每次频率迭代逐步减小频率迭代步长，直至所选择的信号对应的频率迭代步长小于选频精度，以该信号对应的频率作为优选频率输出，具体包括：
S1：根据中心频率和频率迭代步长生成两个频率不同幅值相同的预选信号；
S2：对两个预选信号进行分频自检处理，生成两个频率不变幅值不同的选频信号；
S3：优选幅值较小选频信号的频率为下一中心频率，并减小频率迭代步长生成下两个预选信号的频率迭代步长，且判断下两个预选信号的频率迭代步长是否小于选频精度，若是，则输出优选的中心频率，若否，返回步骤S1。
在一些可选的方案中，所述的根据中心频率和频率迭代步长生成两个频率不同幅值相同的预选信号，具体包括：
根据中心频率以及频率迭代步长，确定两个预选信号的控制参数；
根据两个预选信号的控制参数，生成两组待转换的波形数据；
根据两组待转换的波形数据，生成两个频率不同幅值相同的模拟信号形式的预选信号。
在一些可选的方案中，在分频自检处理前，还包括将两个模拟信号形式的预选信号进行平滑处理和放大处理的步骤。
在一些可选的方案中，每下一频率迭代步长减小为上一频率迭代步长的一半。
在一些可选的方案中，输出优选频率后，根据优选频率和待发送的数据进行调制，生成一个以优选频率为载波频率的调制信号，并发射。
另一方面，本发明还提供一种井下无线发射自适应选频系统，包括：
信号发生模块，其用于生成双频信号；
选频发射模块，其用于对双频信号进行分频自检处理；
迭代算法模块，其用于选择双频信号中分频自检处理后幅值较小的信号对应的频率为中心频率进行频率迭代，每次频率迭代逐步减小频率迭代步长，直至所选择的信号对应的频率迭代步长小于选频精度，以该信号对应的频率作为优选频率输出。
在一些可选的方案中，所述信号发生模块包括：
双频信号参数控制单元，其用于根据中心频率和频率迭代步长，确定双频信号的控制参数；
频率合成器，其用于根据双频信号的控制参数，生成两组待转换的波形数据；
数模转换器，其用于根据两组待转换的波形数据，生成两个频率不同幅值相同的模拟信号形式的预选信号。
在一些可选的方案中，还包括信号调制及参数控制模块，其用于根据优选频率和待发送的数据进行调制，生成一个以优选频率为载波频率的调制信号。
在一些可选的方案中，模式选择单元，其用于根据迭代算法模块的判断结果信号，控制选频发射模块用于分频自检或信号发射。
与现有技术相比，本发明的优点在于：在使用时，首先信号发生模块根据迭代生成的中心频率和频率迭代步长生成双频信号，然后选频发射模块分频自检处理可选出与谐振频率更为接近的频率对应的信号，迭代算法模块进行多次迭代后就可以选出与谐振频率相同或者接近的频率，以该频率加载数据后生成调制信号，并发射，这样可以提高接收信号的强度，保证了及时获取井下的实时数据。可以避免当地层或泥浆等环境介质改变后，接收线圈的固有谐振频率也随之改变，采用设定频率的传输方式，接收信号的强度会变弱，严重时会收不到信号，甚至造成乱码的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中井下无线发射自适应选频系统的的示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。
如图1所示，一方面，本发明提供一种井下无线发射自适应选频方法，包括以下步骤：选择双频信号中分频自检处理后幅值较小的信号对应的频率为中心频率进行频率迭代，每次频率迭代逐步减小频率迭代步长，直至所选择的信号对应的频率迭代步长小于选频精度，以该信号对应的频率作为优选频率输出。
在使用该井下无线发射自适应选频方法时，通过分频自检处理选出双频信号中幅值较小的信号对应的频率为中心频率，并依次减小频率迭代步长，进行循环迭代的方式，直至所选择的信号对应的频率迭代步长小于选频精度，以该信号对应的频率作为优选频率输出。分频自检处理可选出与谐振频率更为接近的频率对应的信号，进行多次迭代后就可以选出与谐振频率相同或者接近的频率，以该频率加载数据后生成并发射信号，可以避免当地层或泥浆等环境介质改变后，接收线圈的固有谐振频率也随之改变，采用设定频率的传输方式，接收信号的强度会变弱，严重时会收不到信号，甚至造成乱码的问题。
在一些可选的实施例中，选择双频信号中分频自检处理后幅值较小的信号对应的频率为中心频率进行频率迭代，每次频率迭代逐步减小频率迭代步长，直至所选择的信号对应的频率迭代步长小于选频精度，以该信号对应的频率作为优选频率输出，具体包括：
S1：根据中心频率和频率迭代步长生成两个频率不同幅值相同的预选信号。
在一些可选的实施例中，所述的根据中心频率和频率迭代步长生成两个频率不同幅值相同的预选信号，具体包括：
A：根据中心频率以及频率迭代步长，确定两个预选信号的控制参数。
在本实施例中，在迭代的初始步骤时，根据井下谐振频率可能存在的区间设置的初始的中心频率和频率迭代步长，以中心频率加减半个频率迭代步长确定两个选频信号的频率控制参数，控制参数具体为频率控制字、相位控制字，即此时选频信号为数字信号。
在一些可选的实施例中，每下一频率迭代步长减小为上一频率迭代步长的一半。
在本实施例中，频率迭代步长逐步减半，这样可以既不会遗漏筛选的频率的范围，又可以以最快的迭代方式找到与谐振频率更为接近的频率。二分迭代算法在尽可能短的时间内精确优选出当前工况下的谐振频率。
B：根据两个预选信号的控制参数，生成两组待转换的波形数据。
具体的，根据两个预选信号的频率控制字和相位控制字，生成两组待转换的波形数据。先把频率控制字转换为相应的时间间隔，再把波形数据表中的数据等间隔输出，相位控制字决定信号初始值。
C：根据两组待转换的波形数据，生成两个频率不同幅值相同的模拟信号形式的预选信号。
具体地，根据两组待转换的波形数据，把待转换的波形数据按照一定的线性关系转换为物理电压量，即频率不同幅值相同的模拟信号形式的预选信号。
在一些可选的实施例中，在分频自检处理前，在将数字信号形式的选频信号转化为模拟信号形式的预选信号，还包括将两个模拟信号形式的预选信号进行平滑处理和放大处理的步骤。这样可以使对两个预选信号进行分频自检处理时，更加精确。
S2：对两个预选信号进行分频自检处理，生成两个频率不变幅值不同的选频信号。
在本实施例中，分频自检处理可将模拟信号形式的预选信号的幅值改变频率保持不变，具体是将与谐振频率更为接近的频率对应信号的幅值降低的更多，所以就可以筛选出与谐振频率更为接近的信号。
本例中，分频自检处理前的预选信号为模拟信号形式的物理电压信号，分频自检处理后，也为模拟信号形式的物理电压信号，只是幅值改变，所以在通过幅值进行筛选前还包括将模拟信号转化为数字信号的步骤。具体为首先将交流信号转化为直流信号，然后再将直流信号转化为数字信号。
S3：优选幅值较小选频信号的频率为下一中心频率，并减小频率迭代步长生成下两个预选信号的频率迭代步长，且判断下两个预选信号的频率迭代步长是否小于选频精度，若是，则输出优选的中心频率，若否，返回步骤S1。
在本实施例中，确定经过分频自检处理后幅值最小值对应频率为中心频率；缩小频率迭代步长，再优选出两个不同频率的信号，这样循环迭代，直至下两个预选信号的频率迭代步长是否小于选频精度，则说明该次循环中得到的中心频率与谐振频率相同或者达到精度要求。选频精度为预设的频率迭代步长的设定值，当频率迭代步长的值小于这个设定值时，说明中心频率与谐振频率很接近了就可以退出迭代，以该中心频率为最优的信号发射频率。
在一些可选的实施例中，输出优选频率后，根据优选频率和待发送的数据进行调制，生成一个以优选频率为载波频率的调制信号，并发射。
本例中，还要将发生信号进行从数字信号形式到模拟信号形式的转换，再进行平滑处理和放大处理的步骤。这样可以使对发射信号的连续性更好，辐射的功率更大，利于接收系统解码处理信号。。
综上，在使用该井下无线发射自适应选频方法时，根据中心频率和频率迭代步长生成两个频率不同幅值相同的预选信号，通过分频自检处理选出双频信号(即两个频率不同幅值相同的预选信号)中幅值较小的信号对应的频率为中心频率，并依次减小频率迭代步长，进行循环迭代的方式，直至所选择的信号对应的频率迭代步长小于选频精度，以该信号对应的频率作为优选频率输出。分频自检处理可选出与谐振频率更为接近的频率对应的信号，进行多次迭代后就可以选出与谐振频率相同或者接近的频率，以该频率加载数据后生成并发射信号，可以避免当地层或泥浆等环境介质改变后，接收线圈的固有谐振频率也随之改变，采用设定频率的传输方式，接收信号的强度会变弱，严重时会收不到信号，甚至造成乱码的问题。
再次参见图1，另一方面，本发明还提供一种井下无线发射自适应选频系统，包括：信号发生模块、选频发射模块和迭代算法模块。
信号发生模块用于根据中心频率和频率迭代步长生成双频信号；选频发射模块用于对双频信号进行分频自检处理；迭代算法模块用于选择双频信号中分频自检处理后幅值较小的信号对应的频率为中心频率进行频率迭代，每次频率迭代逐步减小频率迭代步长，直至所选择的信号对应的频率迭代步长小于选频精度，以该信号对应的频率作为优选频率输出。
首先信号发生模块根据迭代生成的中心频率和频率迭代步长生成双频信号，然后选频发射模块分频自检处理可选出与谐振频率更为接近的频率对应的信号，迭代算法模块进行多次迭代后就可以选出与谐振频率相同或者接近的频率，以该频率加载数据后生成发射信号，这样可以提高接收信号的强度，保证了及时获取井下的实时数据。
在一些可选的实施例中，信号发生模块包括：双频信号参数控制单元、频率合成器和数模转换器。
双频信号参数控制单元用于根据中心频率和频率迭代步长，确定双频信号的控制参数；频率合成器用于根据双频信号的控制参数，生成两组待转换的波形数据；数模转换器用于根据两组待转换的波形数据，生成两个频率不同幅值相同的模拟信号形式的预选信号。
具体的，根据两个预选信号的频率控制字和相位控制字，先把频率控制字转换为相应的时间间隔，再把波形数据表中的数据等间隔输出，相位控制字决定信号初始值。
本例中，双频信号参数控制单元包括外接信号消抖子单元、状态预处理子单元和脉冲延时子单元，用于根据中心频率和频率迭代步长，确定双频信号的控制参数。
外接信号消抖子单元的输入有时钟、复位、外接信号，输出有信号标志和信号状态。外接信号消抖子单元的功能是把使外部输入的信号稳定性更好，其消抖原理是采用状态机进行软件消抖。
状态预处理子单元的输入有时钟、复位、信号状态，输出有信号指示和下降沿计数。状态预处理的功能是根据信号状态，输出信号下降沿的数量，并对信号状态进行指示。
脉冲延时子单元的输入包括时钟、复位、脉冲信号、延时时钟周期数，输出是延时脉冲信号。脉冲延时的功能是把脉冲信号延迟一定的时间后输出，延时时间由延时时钟周期数和系统时钟周期的乘积决定。
频率合成器为直接数字式频率合成器(DDS)，主要包括相位累加器、相位调制器和波形数据表等。DDS模块的输入包括时钟、复位、频率控制字、相位控制字，输出是待转换的波形数据。DDS的功能是先把频率控制字转换为相应的时间间隔，再把波形数据表中的数据等间隔输出，相位控制字决定信号初始值。
DDS原理中，频率和频率控制字有一定的对应关系，确定两个预选信号的频率后，可以生成对应的频率控制字；预选信号1输出指示信号来临后，双频信号参数控制单元输出信号1的频率控制字；延时等待信号2的输出指示，延时时间由对信号1的总采样时间决定；预选信号2输出指示信号来临后，双频信号参数控制单元输出预选信号2的频率控制字；延时等待一定时间后，双频信号参数控制模块输出模块功能完成标志，延时时间由对信号2的总采样时间决定。
DDS在FPGA上的RTL，主要由相位累加器、相位调制器和波形数据表等组成。相位累加器由N位加法器与N位寄存器构成，相位累加器在时钟作用下，不断对频率控制字进行线性相位累加。相位累加器输出的数据就是信号的相位，相位累加器的溢出频率就是信号的频率。相位累加器输出的数据作为波形数据表的数据地址，可以把存储在波形数据表中的数据按地址读出。
数模转换器(DAC)由DAC底层驱动、DAC启动控制和DAC顶层组成。DAC的输入有时钟、复位、待转换的波形数据，输出有DAC的数字串行数据输入、DAC的数字串行时钟输入和DAC的片选。DAC的功能是把待转换的波形数据按照一定的线性关系转换为物理电压量，即模拟形式的信号。
该系统还包括将两个模拟信号形式的预选信号进行平滑处理的平滑处理单元和放大处理的放大处理单元。
平滑处理单元采用的是低通滤波的通带，信号在宽频范围内平滑处理的波特图。以信号平滑处理的频率范围为1k～100k为例，为保证低通滤波后信号的幅值能保持基本不变，选取低通滤波截止频率为选频范围内最大频率的10倍，则截止频率为1000k。根据低通滤波器截止频率的计算公式，选取滤波电容为1nF，电阻为160Ω。信号平滑处理仿真测试，输入信号频率为100k，峰峰值为2V，输出信号频率为100k，峰峰值为1.97V。说明该参数下的低通滤波，输入信号和输出信号基本保持不变。整个选频范围内输入输出的变化情况，可以从仿真波特图上观察，在1k～100k范围内最小的值是-0.044dB，经过换算，信号输出与输入的比值范围为0.9949～1，说明在整个选频范围内都可以满足设计要求。
放大处理单元的功能是将信号的功率放大。
选频发射模块为线圈，线圈的等效电路为一个电阻串联一个电感后再整体并联一个电容，线圈接入信号源和外接电阻后可构成并联谐振电路的形式；当信号源的频率为线圈的谐振频率时，线圈处于谐振状态，线圈等效电路的阻抗最大；外接电阻是定值的，因此电路的总阻抗也最大，总电流最小，外接电阻的电压也最小；可以通过检测某个频率信号对应的外接电阻电压最小，来判断线圈的谐振频率。
本例中，给出一具体的实施例，实测的某个线圈的等效电阻为29.3Ω，等效电感为12.3mH，等效电容为1.21nF，经过计算和实测，该线圈的谐振频率都是为41k。在频率为41k时，理论和实测的外接电阻电压最小，说明线圈的谐振频率自检理论与实际是一致的。
因此在迭代是过程中，每次双频信号经过线圈后，与谐振频率更为接近的频率对应信号的幅值降低的更多，所以就可以筛选出与谐振频率更为接近的信号，经过多次迭代后就可以得到达到精度的优选频率。
该系统还包括将交流信号转化为直流信号的外接检测电路，然后再将直流信号转化为数字信号的模数(AD)转换器。
经过线圈后的信号为幅值变化的正弦交流模拟信号，所以外接电阻电压也是交流的，为便于AD检测，需要将交流信号转换为直流信号。交流转直流电路，输入信号的频率在1k～100k范围内时，其直流输出要求具有一定的稳定性。
外接检测电路的主要功能是把线圈的谐振频率自检电路的交流输出转换为可供AD检测的直流信号。整流桥的作用是把线圈的谐振频率自检电路的交流输出转换为全波整流信号，再通过低通滤波器的阻带把交流信号转换为直流信号。以选频范围为1k～100k为例，要使选频范围处于低通滤波的阻带，可把低通滤波器的截止频率设置在1k以下。参数设计对应的截止频率为16Hz。经过仿真测试，当输入信号的幅值相同，频率在1k～100k范围内时，输出信号的幅值基本相同，且纹波很小，满足设计要求。
模数(AD)转换器包括由ADC底层驱动单元、ADC启动时序单元和多次采样求均值单元。
ADC底层驱动单元的功能是驱动ADC芯片，完成一次模数转换。ADC底层驱动的输入有时钟、复位、ADC通道、ADC转换结构输出、时钟分频、ADC启动，输出有ADC单次检测完成信号、ADC状态、单次检测数据、ADC时钟输入、ADC串行数据输入、ADC片选。
ADC启动时序单元的功能是控制ADC底层驱动，让AD检测按照设计意图进行。AD采样需要多次测量求均值，并且是串行分时双频信号，故ADC启动时序需要在双频信号的各自时间内间隔设计多次启动脉冲。ADC启动时序的输入有时钟、复位、使能和信号指示，输出有串行启动时序、频率1时序完成信号和频率2时序完成信号。
多次采样求均值单元的功能是在单频信号范围内完成多次AD采样，并输出采样均值。多次采样求均值模块的输入有时钟、复位、ADC单次检测完成信号和单次检测数据，输出有采样均值和多次采样完成信号。
在一些可选的实施例中，还包括信号调制及参数控制模块，其用于根据优选频率和待发送的数据进行调制，生成一个以优选频率为载波频率的调制信号。
在本实施例中，信号调制及参数控制模块包括数字信号调制单元和单频信号参数控制单元。
数字信号调制单元根据优选频率和待发送的数据进行调制，具体地，以优选的频率作为载波信号频率，然后把待发送的数据通过调制方法加载到载波上，然后再进行数字调制。单频信号参数控制单元在数字信号调制完成后，生成优选频率对应的频率控制字和相位控制字。
然后经过频率合成器、数模转换器把数字调制信号转换为模拟调制信号，模拟调制信号在经过平滑处理单元平滑处理后，再经过放大处理单元功率放大，最后通过选频发射模块即线圈把信号发送出去。
在一些可选的实施例中，模式选择单元，其用于根据迭代算法模块的判断结果信号，控制选频发射模块用于分频自检或信号发射。具体地，当下两个预选信号的频率迭代步长小于选频精度时，则输出优选的中心频率，并控制选频发射模块信号发射，当下两个预选信号的频率迭代步长小于选频精度，则迭代继续进行，控制选频发射模块用于分频自检。
下面给出一种具体的井下无线发射自适应选频系统的示意图，如图1所示，该系统包括依次信号连接的选频启动单元、双频信号控制单元、频率合成器、数模转换器、平滑处理单元、放大处理单元、选频发生模块、模式选择单元、外接检测电路、模数转换器和迭代算法模块。其中，模块算法模块还与双频信号控制单元、模式选择单元和发射启动模块信号连接，发射启动单元还依次与数字信号调制单元、单频信号参数控制单元和频率合成器信号连接。
该系统工作时，每当钻进一定时间或一段距离后或者发现接收的信号效果差时，系统启动选频启动单元自动生成选频启动信号，双频信号参数控制单元根据井下谐振频率可能存在的区间设置的初始的中心频率和频率迭代步长，生成双频信号的控制参数，包括频率控制字、相位控制字；频率合成器根据频率控制字和相位控制字，输出是两组待转换的波形数据，数模转换器根据两组待转换的波形数据，生成两个频率不同幅值相同的模拟信号形式的预选信号；平滑处理单元对预选信号进行波形平滑处理，放大处理单元对预选信号进行功率放大处理；选频发射模块将两个预选信号中与谐振频率更为接近的频率对应信号的幅值降低更多，得到两个幅值不同的选频信号。模式选择单元通过迭代算法流程，将选频发射模块与外接检测电路信号连接。外接检测电路将交流信号形式的选频信号转化为直流信号的选频信号，的然后模数(AD)转换器将直流信号的选频信号转化为数字信号的选频信号。
迭代算法模块优选幅值较小选频信号的频率为下一中心频率，并减小频率迭代步长生成下两个预选信号的频率迭代步长，且判断下两个预选信号的频率迭代步长是否小于选频精度。
若是，即当下两个预选信号的频率迭代步长小于选频精度时，则输出优选的中心频率至发射启动单元，并将判断信息传递至模式选择单元，将选频发射模块与外接检测电路信号断开连接，数字信号调制单元以优选的频率作为载波信号频率，然后把待发送的数据通过调制方法加载到载波上，然后再进行数字调制，单频信号参数控制单元在数字信号调制完成后，生成优选频率对应的频率控制字和相位控制字，然后再经过频率合成器、数模转换器、平滑处理单元和放大处理单元的数模转换、平滑处理和放大处理后，最后通过选频发生模块发射信号。
若否，当两个预选信号的频率迭代步长不小于选频精度时，将优选幅值较小选频信号的频率为下一中心频率，并减小频率迭代步长生成下两个预选信号的频率迭代步长，返回至双频信号参数控制单元进行下一次的迭代，直至所优选的信号对应的频率迭代步长小于选频精度，以该信号对应的频率作为优选频率输出。以该频率加载数据后生成并发射信号，可以避免当地层或泥浆等环境介质改变后，接收线圈的固有谐振频率也随之改变，采用设定频率的传输方式，接收信号的强度会变弱，严重时会收不到信号，甚至造成乱码的问题。在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种井下无线发射自适应选频方法，其特征在于，包括以下步骤：
选择双频信号中分频自检处理后幅值较小的信号对应的频率为中心频率进行频率迭代，每次频率迭代逐步减小频率迭代步长，直至所选择的信号对应的频率迭代步长小于选频精度，以该信号对应的频率作为优选频率输出。
2.如权利要求1所述的井下无线发射自适应选频方法，其特征在于，所述的选择双频信号中分频自检处理后幅值较小的信号为中心频率进行频率迭代，每次频率迭代逐步减小频率迭代步长，直至所选择的信号对应的频率迭代步长小于选频精度，以该信号对应的频率作为优选频率输出，具体包括：
S1：根据中心频率和频率迭代步长生成两个频率不同幅值相同的预选信号；
S2：对两个预选信号进行分频自检处理，生成两个频率不变幅值不同的选频信号；
S3：优选幅值较小选频信号的频率为下一中心频率，并减小频率迭代步长生成下两个预选信号的频率迭代步长，且判断下两个预选信号的频率迭代步长是否小于选频精度，若是，则输出优选的中心频率，若否，返回步骤S1。
3.如权利要求2所述的井下无线发射自适应选频方法，其特征在于，所述的根据中心频率和频率迭代步长生成两个频率不同幅值相同的预选信号，具体包括：
根据中心频率以及频率迭代步长，确定两个预选信号的控制参数；
根据两个预选信号的控制参数，生成两组待转换的波形数据；
根据两组待转换的波形数据，生成两个频率不同幅值相同的模拟信号形式的预选信号。
4.如权利要求3所述的井下无线发射自适应选频方法，其特征在于，在分频自检处理前，还包括将两个模拟信号形式的预选信号进行平滑处理和放大处理的步骤。
5.如权利要求1所述的井下无线发射自适应选频方法，其特征在于，每下一频率迭代步长减小为上一频率迭代步长的一半。
6.如权利要求1所述的井下无线发射自适应选频方法，其特征在于，输出优选频率后，根据优选频率和待发送的数据进行调制，生成一个以优选频率为载波频率的调制信号，并发射。
7.一种井下无线发射自适应选频系统，其特征在于，包括：
信号发生模块，其用于生成双频信号；
选频发射模块，其用于对双频信号进行分频自检处理；
迭代算法模块，其用于选择双频信号中分频自检处理后幅值较小的信号对应的频率为中心频率进行频率迭代，每次频率迭代逐步减小频率迭代步长，直至所选择的信号对应的频率迭代步长小于选频精度，以该信号对应的频率作为优选频率输出。
8.如权利要求7所述的井下无线发射自适应选频系统，其特征在于，所述信号发生模块包括：
双频信号参数控制单元，其用于根据中心频率和频率迭代步长，确定双频信号的控制参数；
频率合成器，其用于根据双频信号的控制参数，生成两组待转换的波形数据；
数模转换器，其用于根据两组待转换的波形数据，生成两个频率不同幅值相同的模拟信号形式的预选信号。
9.如权利要求7所述的井下无线发射自适应选频系统，其特征在于，还包括信号调制及参数控制模块，其用于根据优选频率和待发送的数据进行调制，生成一个以优选频率为载波频率的调制信号。
10.如权利要求7所述的井下无线发射自适应选频系统，其特征在于，模式选择单元，其用于根据迭代算法模块的判断结果信号，控制选频发射模块用于分频自检或信号发射。
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