CN202707039U - 一种高精度智能双核井深测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种高精度智能双核井深测量装置，包括钢丝绳、滑轮、支架、增量式光电旋转编码器、电动钢丝绳绞车及深度测量控制中心，钢丝绳的一端连接测井探头，另一端从上方包经滑轮的局部轮面后与电动钢丝绳绞车连接，所述滑轮通过滑动轴承设置在支架上，增量式光电旋转编码器与所述滑轮传动连接，滑轮每旋转一周，增量式光电旋转编码器轴承旋转输出相位差90°的两路脉冲A相和B相脉冲信号，深度测量控制中心包括实时接收上述两路脉冲信号并进行相关处理的实时快速测量处理核、多线程处理核和外围输入输出和驱动单元。本实用新型用于测量井深、孔深等，具有实时性好，精度高，效率高、智能等优点。

Description

一种高精度智能双核井深测量装置

技术领域

本实用新型涉及勘探测井技术领域，具体是一种高精度智能双核井深测量装置，用于测量井下探头深度以及其他场所测量深度或者长度、距离。

背景技术

目前，在勘探测井过程中测量井下探头等的深度时，采用有如下方式：

1、使用标有长度标记的测量绳进行测量，手动记录或者目测测量绳放下的深度，该方法效率低，深度测量误差大；

2、另外一种，钢丝绳经过滑轮，滑轮上采用霍尔传感器构建的传感电路，其输出信号通过C51单片机进行计数，C51单片机还需要与计算机进行通讯和LED显示驱动。因为由霍尔传感器构建传感电路一般分辨率有限，例如滑轮每转一周，霍尔传感器输出脉冲数一般为32，分辨率明显偏低；另外，采用C51单片机进行脉冲计数和通讯、以及深度显示同时处理，会导致脉冲计数误差很大，因为C51单片机运行最高频率有限和单核方式，会导致在进行其他操作，例如与计算机进行通讯的时候，会丢失计数脉冲。因此，此种方法深度测量误差极大。在实际应用中，如果钢丝绳收放的速度过快，深度测量误差比第一种测量方式还要大，并且非常难以控制。

因此，现有井深测量方案存在效率低、测量误差大、测量分辨率低、使用不灵活等问题。

发明内容

本实用新型目的在于提供一种高精度智能双核井深测量装置，可以解决现有技术中存在的上述技术问题，其测量效率高，测量误差小，测量分辨率高。

一种高精度智能双核井深测量装置，包括钢丝绳、滑轮、支架、增量式光电旋转编码器、电动钢丝绳绞车及深度测量控制中心，钢丝绳的一端连接测井探头，另一端从上方包经滑轮的局部轮面后与电动钢丝绳绞车连接，所述滑轮通过滑动轴承设置在支架上，增量式光电旋转编码器与所述滑轮传动连接，滑轮每旋转一周，增量式光电旋转编码器轴承旋转输出相位差90°的两路脉冲A相和B相脉冲信号，深度测量控制中心包括实时接收上述两路脉冲信号并进行相关处理的实时快速测量处理核、多线程处理核和外围输入输出和驱动单元。

如上所述的高精度智能双核井深测量装置，所述快速测量处理核包括滤波去抖动和整形模块、计数模块、计数输入模块、计数值输出模块，所述滤波去抖动和整形模块用于执行实时快速滤波去抖动和整形处理，输出计数脉冲信号和增量式光电旋转编码器旋转方向信号，计数模块对脉冲信号根据旋转方向极性，进行加1或者减1累加计数，脉冲累加计数值为n；所述快速测量处理核采用计数输入模块通过多线程处理核对计数初值进行预制，并通过计数输出模块将脉冲累加计数值n输出到多线程处理核，然后进行计算和显示处理。

如上所述的高精度智能双核井深测量装置，所述外围输入输出和驱动单元包括分别与多线程处理核连接的步进电机驱动单元、显示单元、键盘输入单元RS232通讯单元、非易失性存储单元。

如上所述的高精度智能双核井深测量装置，所述快速测量处理核采用可编程门阵列数字处理芯片。

如上所述的高精度智能双核井深测量装置，多线程处理核采用ARM7单核处理器芯片。

本实用新型中的实时快速测量处理核和多线程处理核组成了深度测量控制中心的智能双处理核心，实时快速测量处理核专门负责增量式光电旋转编码器输出信号的滤波和计数处理，且该实时快速测量处理核采用可编程门阵列芯片，其具有处理速度快，实时性强特点，从而大大减少数据丢失降低了测量误差，提高了测量的实时性；而多线程处理核主要负责人机交互，实时性要求相对较低，而在深度测量智能化上具有强大的优势。

本实用新型与现有技术相比，由于采用了双核心智能运算处理方式，具有实时性好、数据丢失少、测量误差小、测量分辨率高、测量效率高、通信通道多、驱动控制灵活和使用简便等优点。

附图说明

图1为本实用新型其中一实施例的机械结构原理示意图；

图2为本实用新型的整体控制电路框图；

图3为本实用新型实时快速测量处理核201的电路框图；

图4为本实用新型外围输入输出和驱动单元203的电路框图。

图5为本实用新型实时快速测量处理核201中滤波去抖动和整形模块401输出脉冲滤波去抖动和方向识别的示意图；

图6为本实用新型的整体详细控制电路框图。

图中：101-钢丝绳，102-滑轮，103-支架，104-增量式光电旋转编码器，105-电动钢丝绳绞车，106-深度测量控制中心，201-实时快速测量处理核，202-多线程处理核，203-外围输入输出和驱动单元，301-步进电机驱动单元，302-显示单元，303-键盘输入单元，304-RS232通讯单元，305-非易失性存储单元，401-滤波去抖动和整形模块，402-计数模块，403-计数输入模块，404-计数值输出模块。

具体实施方式

下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述。

请参考图1，本实用新型提供一种高精度智能双核井深测量装置，包括钢丝绳101、滑轮102、支架103、增量式光电旋转编码器104、电动钢丝绳绞车105和深度测量控制中心106，增量式光电旋转编码器104与深度测量控制中心106连接。请参考图2，所述深度测量控制中心106包括依次连接的实时快速测量处理核201、多线程处理核202、及外围输入输出和驱动单元203。

钢丝绳101的一端连接测井探头，另一端从上方包经滑轮102的局部轮面后与电动钢丝绳绞车105连接，钢丝绳101可由电动钢丝绳绞车105上提或下放。在钢丝绳101上提或下放过程中，钢丝绳101带动滑轮102相应转动正转或反转；滑轮102通过滑动轴承设置在支架103上；增量式光电旋转编码器104固定在支架103上；增量式光电旋转编码器104通过其轴与滑轮102传动连接，滑轮102每旋转一周带动增量式光电旋转编码器104轴承旋转一周。增量式光电旋转编码器104轴承旋转输出相位差90°的两路脉冲A相和B相脉冲信号(如图5所示)，连接到实时快速测量处理核201，进行脉冲去抖动滤波、旋转方向识别和脉冲计数等，通过两路相位差的正负可确定上述滑轮102的滑动方向，每个完整脉冲周期对应一个设定的基本长度，其中增量式光电旋转编码器104输出的两路相位相差90°的脉冲信号一个完整周期才产生一个输出计数脉冲信号；然后多线程处理核202读取脉冲累加计数值，并通过外围输入输出和驱动单元203输入配置滑轮102直径D参数以及增量式光电旋转编码器104每旋转一周脉冲数N参数，通过深度计算公式：深度Depth＝((π*D)/N)*n，其中n为实时脉冲累加计数值，从而得到实时深度值Depth。

请参考图3，所述快速测量处理核201包括滤波去抖动和整形模块401、计数模块402、计数输入模块403、计数值输出模块404，滤波去抖动和整形模块401与增量式光电旋转编码器104的输出端连接，滤波去抖动和整形模块401的输出端与计数模块402连接，计数输入模块403、计数值输出模块404分别与计数模块402连接。

所述快速测量处理核201首先将增量式光电旋转编码器104输出的两路相位相差90°的脉冲信号通过滤波去抖动和整形模块401执行实时快速滤波去抖动和整形处理，输出计数脉冲信号和增量式光电旋转编码器104旋转方向信号；然后计数模块402对脉冲信号根据旋转方向极性，进行加1或者减1累加计数，累加计数值为n；所述快速测量处理核201采用计数输入模块403通过多线程处理核202对计数初值进行预制，并通过计数输出模块404将累加计数值n输出到多线程处理核202，然后进行计算和显示处理。

请参考图4，所述外围输入输出和驱动单元203包括分别与多线程处理核202连接的步进电机驱动单元301、显示单元302、键盘输入单元303、RS232通讯单元304、非易失性存储单元305。多线程处理核202将上述计算出的实时深度值Depth送至外围输入输出和驱动单元203的显示单元302进行显示。电动钢丝绳绞车105与步进电机驱动单元301连接，采用自动控制方式，其速度通过上位系统灵活配置。本实用新型详细的电路框图请参见图6。

本实用新型具体实施中，滑轮102直径D选取为150mm，增量式光电旋转编码器104每旋转一周脉冲数N参数选取为1000。这两个参数采用键盘输入单元303或者通过上位系统采用RS232通讯单元304进行输入配置。该参数配置完成后，通过多线程处理核202存入非易失性存储单元305，在下次上电使用时可无需再次配置。

根据上述选取的参数，则井深测量的分辨率为(π*D)/N，即0.471mm；增量式光电旋转编码器104每旋转一周对应的深度是471mm，即0.471m。

对于井深测量，需要通过键盘输入单元303或者通过上位系统采用RS232通讯单元304进行井深的初值配置。

本实用新型在实施中，测井探头在一个井深80m的井口时，设置初始深度为0，然后下放到接近井底，显示测井深度为79.523m，然后再次上拉到井口，显示测井深度为0.001m。通过多次反复下放探头和上拉探头进行井深测量，具有一致性。该井深测量分辨率、测量精度准确性满足井深测量要求。

本实用新型在实施中，采用电动钢丝绳绞车105自动控制方式，通过键盘输入单元303或者通过上位系统采用RS232通讯单元304进行测井探头下放和上拉速度的配置后，井深测量将自动进行，无需人工干预，提高了井深测量效率。

本实用新型光电旋转编码器采用的是增量式光电旋转编码器104，所以对于井深测量最大深度没有限制，而在本实用新型实施中通过程序做了限定，限定最深深度为999.999m，有效显示最小1mm，即0.001m。

所述快速测量处理核201可采用可编程门阵列数字处理芯片，多线程处理核202可采用ARM7单核处理器芯片。

本实用新型在实施中，在野外钻孔现场作业，井深测量不受周围环境的影响，具有抗干扰性特点。本实用新型也可适用于其他场所测量距离或长度。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种高精度智能双核井深测量装置，其特征在于：包括钢丝绳(101)、滑轮(102)、支架(103)、增量式光电旋转编码器(104)、电动钢丝绳绞车(105)及深度测量控制中心(106)，钢丝绳(101)的一端连接测井探头，另一端从上方包经滑轮(102)的局部轮面后与电动钢丝绳绞车(105)连接，所述滑轮(102)通过滑动轴承设置在支架(103)上，增量式光电旋转编码器(104)与所述滑轮(102)传动连接，滑轮(102)每旋转一周，增量式光电旋转编码器(104)轴承旋转输出相位差90°的两路脉冲A相和B相脉冲信号，深度测量控制中心(106)包括实时接收上述两路脉冲信号并进行相关处理的实时快速测量处理核(201)、多线程处理核(202)和外围输入输出和驱动单元(203)。

2.如权利要求1所述的高精度智能双核井深测量装置，其特征在于：所述快速测量处理核(201)包括滤波去抖动和整形模块(401)、计数模块(401)、计数输入模块(403)、计数值输出模块(404)，所述滤波去抖动和整形模块(401)用于执行实时快速滤波去抖动和整形处理，输出计数脉冲信号和增量式光电旋转编码器(104)旋转方向信号，计数模块(402)对脉冲信号根据旋转方向极性，进行加1或者减1累加计数，脉冲累加计数值为n；所述快速测量处理核(201)采用计数输入模块(403)通过多线程处理核(202)对计数初值进行预制，并通过计数输出模块(404)将脉冲累加计数值n输出到多线程处理核(202)，然后进行计算和显示处理。

3.如权利要求1所述的高精度智能双核井深测量装置，其特征在于：所述外围输入输出和驱动单元(203)包括分别与多线程处理核(202)连接的步进电机驱动单元(301)、显示单元(302)、键盘输入单元(303)、RS232通讯单元(304)、非易失性存储单元(305)。

4.如权利要求1所述的高精度智能双核井深测量装置，其特征在于：所述快速测量处理核(201)采用可编程门阵列数字处理芯片。

5.如权利要求1所述的高精度智能双核井深测量装置，其特征在于：多线程处理核(202)采用ARM7单核处理器芯片。

Images