CN212958599U - 一种随钻方位识别电路模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种随钻方位识别电路模块，该模块设置有单片机、三轴加速度计和三轴磁力、I/O端口、串行端口、计数端口和DAC端口，可以实现随钻方位识别电路模块在方位测量领域的通用；通过I/O端口输出方位角的编码信号；通过串行端口与外部客户系统通信；通过DAC端口输出方位角的正交信号；通过计数端口与外部伽马探测器连接，可以将外部伽马探测器输出脉冲信号进行计数，以及结合实时方位角信息，对计数信号进行16方位统计，客户系统通过计数端口可以获知伽马探测器输出脉冲信号，无需再自行研发和设计对伽马探测器输出脉冲信号进行计数和处理的系统，提高随钻方位识别电路模块的集成度，以及提高国产随钻测井仪器开发效率。

Description

一种随钻方位识别电路模块

技术领域

本实用新型涉及随钻测井技术应用领域，尤其涉及一种随钻方位识别电路模块。

背景技术

地层自然伽马射线和地层电磁波传播电阻率是表征油气(或矿物)储层特性的最重要的2个测量参数。用于测量伽马射线和地层电磁波传播电阻率的仪器按照参数测量是否具有方向性可以分为普通测量仪器(全向的)和方位测量仪器(上下左右4方向或更多方向)，其中方位测量仪器可以实现成像效果，是非常重要的地层评价装备。

在国内，这两年方位伽马测量已经开始慢慢推广并得到大量的应用，而方位电阻率也有厂商正在研制，可以说方位测量仪器是未来随钻测井领域发展的一个重要方向。

相对于普通测量仪器，方位测量仪器要复杂的多，体现在三个方面：一、探测器在物理上具有方向性，不再是全向的；二、实时、精准地完成方位识别；三、将测量数据统计到各个方向上，形成方位测量功能。

测井仪器制造厂商，在具体测量技术方面可能很有优势，但在这个通用技术方面，却未必能做得很专业，或者即使做了也费了很大劲，不划算。因此，为解决上述问题，本实用新型提供一种通用的随钻方位识别电路模块，通过在模块中设置与外部伽马探测器连接的计数端口，可以将外部伽马探测器输出脉冲信号进行计数，以及结合实时方位角信息，对计数信号进行16方位统计，客户系统通过计数端口可以获知伽马探测器输出脉冲信号，无需再自行研发和设计对伽马探测器输出脉冲信号进行计数和处理的系统，提高随钻方位识别电路模块的集成度，以及提高国产随钻测井仪器开发效率。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出了一种通用的随钻方位识别电路模块，通过在模块中设置与外部伽马探测器连接的计数端口，可以将外部伽马探测器输出脉冲信号进行计数，以及结合实时方位角信息，对计数信号进行16方位统计，客户系统通过计数端口可以获知伽马探测器输出脉冲信号，无需再自行研发和设计对伽马探测器输出脉冲信号进行计数和处理的系统，提高随钻方位识别电路模块的集成度，以及提高国产随钻测井仪器开发效率。

本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提供了一种随钻方位识别电路模块，随钻方位识别电路模块采用若干根引出线方式与外部连接；

随钻方位识别电路模块设置有单片机、三轴加速度计、三轴磁力计、I/O端口、串行端口、计数端口和DAC端口；

三轴加速度计通过SPI总线与单片机电性连接，三轴磁力计与单片机自身的ADC接口电性连接；

I/O端口与单片机的I/O接口电性连接，串行端口与单片机的通信端电性连接，计数端口与单片机的计数接口电性连接，DAC端口与单片机的DAC接口电性连接。

在以上技术方案的基础上，优选的，随钻方位识别电路模块采用14根引出线方式与外部连接；

14根引出线包括：四根I/O引出线、两根DAC引出线、两根串行通信引出线、一根计数引出线、三根接地线、一根电源引出线和一跟空脚引出线。

进一步优选的，单片机通过一根计数引出线与外部伽马探测器的输出端电性连接，并对伽马探测器输出脉冲信号进行计数。

进一步优选的，单片机通过四根I/O引出线输出角度编码信号；

四根I/O引出线指示16种方位。

进一步优选的，单片机通过两根DAC引出线输出方位角的正交信号。

进一步优选的，单片机通过两根串行通信引出线与外部通信。

在以上技术方案的基础上，优选的，随钻方位识别电路模块采用灌封胶封装。

本实用新型的一种随钻方位识别电路模块相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)通过将单片机、三轴加速度计和三轴磁力计封装为一个模块，该模块设置有I/O端口、串行端口、计数端口和DAC端口，可以实现随钻方位识别电路模块在方位测量领域的通用；通过I/O端口输出方位角的编码信号；通过串行端口与外部客户系统通信；通过DAC端口输出方位角的正交信号，外部客户系统通过对该正交信号进行ADC转换可以获得精准的方位角；通过计数端口与外部伽马探测器连接，可以将外部伽马探测器输出脉冲信号进行计数，以及结合实时方位角信息，对计数信号进行16方位统计，客户系统通过计数端口可以获知伽马探测器输出脉冲信号，无需再自行研发和设计对伽马探测器输出脉冲信号进行计数和处理的系统，提高随钻方位识别电路模块的集成度，以及提高国产随钻测井仪器开发效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，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为本实用新型一种随钻方位识别电路模块内部结构示意图；

图2为本实用新型一种随钻方位识别电路模块外部接线示意图；

图3为本实用新型一种随钻方位识别电路模块的方位示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型的一种随钻方位识别电路模块，其包括单片机、三轴加速度计、三轴磁力计、I/O端口、串行端口、计数端口和DAC端口。

本实施例中，随钻方位识别电路模块采用灌封胶封装成100*20*10mm的模块，并采用若干根引出线方式与外部连接。

单片机，每隔固定间隔采集一次三轴加速度计和三轴磁力计输出的采集结果，并经过实时分析计算，得到当前的方位角，根据当前的方位角确定输出角度编码信号以及方位角的正交信号，本实施例中，将角度编码信号记为ANGLE[3:0]；方位角的正交信号记为VSIN和VCOS；通过TCC引脚直接对伽马探测器输出脉冲信号进行计数，本实施例中，将伽马探测器输出脉冲信号记为GRPulse；单片机对GRPulse计数值结合实时方位角信息，对计数信号进行16方位统计，所述方位统计结果为16bit位宽计数值和16bit位宽计时(ms)，共有16组。

需要注意的是：本实施例中，单片机对三轴加速度计和三轴磁力计输出的采集结果分析计算得出当前方位角以及根据当前的方位角确定输出角度编码信号以及方位角的正交信号的算法属于本领域常用的技术手段，本实施例并不涉及对上述算法的改进，因此，在此不再累述；

还需要注意的是：本实施例中，单片机对GRPulse计数值结合实时方位角信息以及对计数信号进行16方位统计的算法属于本领域常用的技术手段，16bit位为单片机一次运算所能处理数据的长度，属于本领域的公知常识，本实施例并不涉及对上述算法的改进，因此，在此不再累述；

需要注意的是：本实施例中的“端口”是随钻方位识别电路模块与外界通讯交流的物理端口；“接口”是单片机的引脚接口。

三轴加速度计，用于检测三个方向线加速度分量。本实施例中，三轴加速度计采用ADI公司三轴数字加速度计ADXL357，其具有耐高温、量程宽(最大±40g)、超低功耗(200uA)等特性，且采用数字接口，单片机可通过SPI接口配置并读取三轴加速度计数据。

三轴磁力计，用于检测外部磁力变化。本实施例中，三轴磁力计采用三个TI公司磁通量传感器DRV425三轴正交安装，具有精度高、温漂小等特性，单片机可通过自身ADC接口直接读取其输出模拟信号。

I/O端口，用于输出角度编码信号ANGLE[3:0]，如图2所示，其需要单片机的四个I/O接口输出，四个I/O接口对应四根I/O引出线，四根I/O引出线指示16种方位。

DAC端口，用于输出方位角的正交信号VSIN和VCOS，如图2所示，其需要单片机的两个DAC接口，对应两根DAC引出线。与DAC端口连接的外部客户系统可以通过对正交信号VSIN和VCOS进行ADC转换可以获得准确的方位角。

串行端口，用于与外部系统通信，如图2所示，其需要单片机的两个通信端，两个通信端对应两根串行通信引出线。本实施例中，单片机通过UART串行接口TXD每秒输出一次16方位统计结果；当客户系统的传感器探测方向与方位识别电路模块的X轴不一致，客户系统需要在上电时通过UART串行接口RXD将角度偏差信息写入单片机。其中，如图3所示，方位识别电路模块正面竖直朝上的方向为X轴，方位识别电路模块与引出线相同方向为Z轴，分别与X轴和Z轴相互垂直的方向为Y轴。

计数端口，用于与外部伽马探测器的输出端电性连接，如图2所示，其需要单片机的一个TCC外设端，对应一根计数引出线。单片机通过计数端口对伽马探测器输出脉冲信号进行计数，并结合实时方位角信息，对计数信号进行16方位统计，其中，方位统计结果为16bit位宽计数值和16bit位宽计时(ms)，共有16组。

本实施例的有益效果为：通过将单片机、三轴加速度计和三轴磁力计封装为一个模块，该模块设置有I/O端口、串行端口、计数端口和DAC端口，可以实现随钻方位识别电路模块在方位测量领域的通用；通过I/O端口输出方位角的编码信号；通过串行端口与外部客户系统通信；通过DAC端口输出方位角的正交信号，外部客户系统通过对该正交信号进行ADC转换可以获得精准的方位角；通过计数端口与外部伽马探测器连接，可以将外部伽马探测器输出脉冲信号进行计数，以及结合实时方位角信息，对计数信号进行16方位统计，客户系统通过计数端口可以获知伽马探测器输出脉冲信号，无需再自行研发和设计对伽马探测器输出脉冲信号进行计数和处理的系统，提高随钻方位识别电路模块的集成度，以及提高国产随钻测井仪器开发效率。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种随钻方位识别电路模块，其特征在于：所述随钻方位识别电路模块采用若干根引出线方式与外部连接；

所述随钻方位识别电路模块设置有单片机、三轴加速度计、三轴磁力计、I/O端口、串行端口、计数端口和DAC端口；

所述三轴加速度计通过SPI总线与单片机电性连接，三轴磁力计与单片机自身的ADC接口电性连接；

所述I/O端口与单片机的I/O接口电性连接，串行端口与单片机的通信端电性连接，计数端口与单片机的计数接口电性连接，DAC端口与单片机的DAC接口电性连接。

2.如权利要求1所述的一种随钻方位识别电路模块，其特征在于：所述随钻方位识别电路模块采用14根引出线方式与外部连接；

所述14根引出线包括：四根I/O引出线、两根DAC引出线、两根串行通信引出线、一根计数引出线、三根接地线、一根电源引出线和一跟空脚引出线。

3.如权利要求2所述的一种随钻方位识别电路模块，其特征在于：所述单片机通过一根计数引出线与外部伽马探测器的输出端电性连接，并对伽马探测器输出脉冲信号进行计数。

4.如权利要求2所述的一种随钻方位识别电路模块，其特征在于：所述单片机通过四根I/O引出线输出角度编码信号；

所述四根I/O引出线指示16种方位。

5.如权利要求2所述的一种随钻方位识别电路模块，其特征在于：所述单片机通过两根DAC引出线输出方位角的正交信号。

6.如权利要求2所述的一种随钻方位识别电路模块，其特征在于：所述单片机通过两根串行通信引出线与外部通信。

7.如权利要求1所述的一种随钻方位识别电路模块，其特征在于：所述随钻方位识别电路模块采用灌封胶封装。

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