DE112005001554B4

DE112005001554B4 - Elektrisches Zeichenabgabesystem

Info

Publication number: DE112005001554B4
Application number: DE112005001554.8T
Authority: DE
Inventors: Eric Atherton
Original assignee: Baker Hughes Inc
Current assignee: Baker Hughes Holdings LLC
Priority date: 2004-06-26
Filing date: 2005-06-24
Publication date: 2014-07-17
Anticipated expiration: 2025-06-25
Also published as: GB0414352D0; US20080272904A1; RU2007102630A; WO2006000796A2; GB2415555A; CA2571037A1; CA2702321A1; GB2415555B; NO20070459L; DE112005001554T5; RU2384939C2; WO2006000796A3

Abstract

Elektrisches Zeichenabgabesystem, das umfasst: einen Modulator, der so beschaffen ist, dass er Informationen von wenigstens einem Sensor (12) und wenigstens einem anderen Sensor erhält und diese Informationen in einem Wechselsignal codiert, das wiederholte ansteigende und abfallende Flanken enthält, wobei die Codierung auf der Grundlage der Zeit zwischen aufeinander folgenden ansteigenden und abfallenden Flanken erfolgt; und einen Übertragungsweg für das Signal von dem Modulator zu einem Demodulator, wobei der Modulator so beschaffen ist, dass er einem Datensignal ein Referenzsignal mit bekannter Zeit vorausschickt, dadurch gekennzeichnet, dass der Modulator so beschaffen ist, dass er die Informationen von dem wenigstens einen Sensor (12) auf Grundlage der Zeit zwischen einer ansteigenden Flanke und einer abfallenden Flanke codiert und die Informationen von dem wenigstens einen anderen Sensor (12) durch die Zeit zwischen der abfallenden Flanke und einer späteren ansteigenden Flanke codiert, der Demodulator so beschaffen ist, dass er das Referenzsignal erfasst und hieraus einen Kalibrierungsfehler berechnet, wobei der Demodulator eine Flanke durch Vergleichen des momentanen Signals mit einem Schwellenwert bestimmt, und der Demodulator den Schwellenwert für künftige Signale auf der Grundlage des Kalibrierungsfehlers einstellt.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Zeichenabgabesystem nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Existierende Zeichengabeverfahren, die für die Zurückleitung von Informationen von einem Bohrlochsensor beispielsweise in den Öl- und Gasförderindustrien verwendet werden, beruhen auf der Übertragung von Signalen auf geeigneten Leitern. Diese Leiter müssen sich über die gesamte Tiefe des Lochs, in dem sich der Wandler befindet, erstrecken. Die Installation eines Bohrlochleiters ist mit erheblichen Kosten verbunden, weshalb es wünschenswert ist, die Bohrlochsensorsignale auf anderen Leitern, die ebenfalls in dem Bohrloch vorhanden sind, zu multiplexieren bzw. multiplexen.
Es ist früher vorgeschlagen worden, dreiphasige Leiter zu verwenden, die für die elektrische Versorgung von Bohrlochmotoren genutzt werden, die sich in dem Bohrloch befinden können. Es ist ein Merkmal einer gleichphasigen Dreiphasenstromversorgung, dass die Leiter, nachdem sie durch die Last (wie etwa einen Motor) gegangen sind, an einem neutralen Punkt geerdet werden können. Der neutrale Punkt wird bei Abwesenheit von Fehlern in der Dreiphasenversorgung im Wesentlichen bei null Volt in Bezug auf das umgebende Erd- oder Chassis-Potential liegen. Ein Spiegel des neutralen Punkts kann dann oberirdisch durch die Verwendung von drei induktiven Lasten konstruiert werden, so dass auf diese Weise ein leitender Pfad zwischen dem neutralen Punkt an der Oberfläche und dem neutralen Punkt im Bohrloch erzeugt werden kann, wobei das Rückleitungssignal durch das Bohrlochfutterrohr oder die Verrohrung im Bohrloch verläuft. Um diesen leitenden Weg können Signale gesendet werden.
Falls jedoch in der Dreiphasenversorgung ein Fehler auftreten sollte, würde der neutrale Punkt im Bohrloch mit erheblichen Spannungen beaufschlagt werden. Daher wird üblicherweise in Reihe mit dem neutralen Punkt ein Bohrlochinduktor angeordnet, bevor eine Verbindung mit den Signal- bzw. Zeichengabemessgeräten geschaffen wird. In Verbindung mit einem Bohrlochkondensator wird somit ein Tiefpassfilter erzeugt, der das Eindringen von hohen Wechselspannungen, die den Bohrlochmotor antreiben, begrenzt. Diese Induktor- und Kondensator-Kombination ist bestrebt, die Geschwindigkeit, mit der das angelegte Signal geändert werden kann, und daher die Bandbreite dieses Übertragungswegs zu begrenzen. Typischerweise ist bei gegebenen Spannungen, die in diesem Zusammenhang vorkommen, eine Induktivität erforderlich, die eine minimale Beruhigungszeit in der Größenordnung von bis zu einer Sekunde zur Folge hat. Das bedeutet, dass nach einer plötzlichen Änderung der angelegten Spannung am neutralen Punkt im Bohrloch eine Zeitdauer von angenähert 0,5 Sekunden verstreicht, während der die Spannung am neutralen Punkt an der Oberfläche instabil ist, bevor sie auf den neuen Spannungspegel einschwingt. Um den neuen Pegel zu lesen, muss etwa eine Sekunde gewartet werden. Vor diesem Zeitpunkt ist die gemessene Spannung am neutralen Punkt an der Oberfläche als Folge des Induktors veränderlich.
Bekannte Signal- bzw. Zeichengabesysteme wie etwa die US-A-5 539 375 verwenden Spannungs- oder Strompegel, um Informationen zu codieren, wobei diese Verfahren an dieser langen Beruhigungszeit leiden, die durch die oben erwähnten Induktoren im Signalweg hervorgerufen wird. Weiterhin kann eine elektrische Störung bzw. Interferenz von der Pumpenstromversorgung eine Zerstörung der Strom- oder Spannungspegel, eine Verschlechterung der Signalqualität, falls analoge Codierungsverfahren verwendet werden, oder eine Verschlechterung der Datenübertragungsrate, falls digitale Codierungsverfahren verwendet werden, hervorrufen.
Aus der GB 2 355 167 A ist ein elektrisches Zeichenabgabesystem bekannt, das einen Modulator zum Kodieren erhaltener Informationen in einem Wechselsignal umfasst. Das Wechselsignal hat ansteigende und abfallende Flanken und die Kodierung erfolgt auf Grundlage der Zeit. Außerdem ist ein Übertragungsweg für ein Signal von dem Modulator zu einem Demodulator vorgesehen und der Modulator so beschaffen, dass er einem Datensignal ein Referenzsignal mit bekannter Zeit vorausschickt.
In der DE 28 49 060 A1 ist eine Informationsübertragung mit Impulsen offenbart, wobei vor dem Beginn der Übertragung ein Referenzsignal von einem Modulator an einen Demodulator versendet wird und anhand des Referenzsignals auf der Empfängerseite ein Kalibrierungsfehler berechnet wird.
Aus der US 6 038 255 A ist eine adaptive Einstellung eines Schwellenwerts auf der Grundlage eines Kalibrierungsfehlers bekannt.
Die GB 2 407 928 A lehrt eine Informationskodierung zwischen nachfolgend ansteigenden bzw. nachfolgend abfallenden Flanken.
Die US 4 327 441 A beschreibt einen Empfänger für ein pulsbreitenmoduliertes Signal, der anhand eines Referenzsignals eine automatische Pulsbreiten-Modulierung durchführt.
Aus der US 6 834 255 B2 ist ein selbstkalibrierender Empfänger zur Kompensation von Zeitfehlern mit einem adaptiven Schwellenwert bekannt.
Die WO 98/28846 A1 offenbart einen Empfänger für ein PWM-Signal mit adaptivem Schwellenwert, wobei der Schwellenwert auf den zeitlichen Mittelwert des Empfangssignals eingestellt wird.
In der GB 2 352 150 A ist ein Telemetriesystem für Öl-Bohrlochanwendungen beschrieben, wobei im Downlink eine Kommunikation basierend auf PWM und im Prozessor eine FSK(frequency-shift keying)-Modulation verwendet wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zeichenabgabesystem zu schaffen, das für einen Übertragungsweg mit äußerst niedriger Qualität geeignet ist, eine brauchbare Bandbreite bereitstellen kann und im Wesentlichen die Auswirkungen elektrischer Störungen beseitigt.
Diese Aufgabe wird durch ein Zeichenabgabesystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Zeichenabgabesystems sind Gegenstand der Patentansprüche 2 bis 20.
Selbstverständlich kann die Messung zwischen einer ansteigenden Flanke, der eine spätere absteigende Flanke folgt, oder zwischen einer abfallenden Flanke und einer späteren ansteigenden Flanke erfolgen.
Der Demodulator kann den Kalibrierungsfehler aufzeichnen und ihn von den nachfolgenden Datensignalen subtrahieren. Ein negativer Kalibrierungsfehler wird dann selbstverständlich das Ausgangssignal erhöhen. Wir haben festgestellt, dass der Fehler in Signalen dieses Typs, d. h. in impulsbreitenmodulierten Signalen mit niedriger Bandbreite, die längs induktiver Wege übertragen werden, zu einem systematischen Fehler neigt, da die ansteigenden und abfallenden Flanken nicht scharf sind, sondern einen unterschiedlichen bzw. bestimmten Gradienten haben. Im Ergebnis wird ein Schwellendetektor ein Resultat ergeben, das für den gegebenen Schwellenwert empfindlich ist, wobei dieser Effekt den Fehler in dem Signal dominiert. Da jedoch das Profil der ansteigenden und abfallenden Flanken von der Zeit zwischen ihnen im Wesentlichen unabhängig ist, ist der auf den Schwellenwert bezogene Fehler systematisch, da er unabhängig von der Impulsbreite im Wesentlichen den gleichen Absolutwert hat. Er kann daher durch eine konsistente Addition oder Subtraktion korrigiert werden.
Der Demodulator kann alternativ den Schwellenwert für künftige Signale auf der Grundlage des Kalibrierungsfehlers einstellen. Der Demodulator kann ein Bild des Referenzsignals speichern und einen Schwellenwert übernehmen, für den der Kalibrierungsfehler im Wesentlichen null ist, oder er kann den Schwellenwert angenähert korrigieren und diesen neuen Wert prüfen, wenn das nächste Referenzsignal ankommt.
Dies kann beispielsweise in einem System kombiniert werden, das ein Referenzsignal empfängt, einen Fehler bemerkt und diesen auf die nachfolgenden Datensignale als eine Korrektur anwendet und dann vor der Ankunft des nächsten Referenzsignals den Schwellenwert auf einen neuen Wert einstellt. Auf diese Weise werden die Datensignale zwischen Referenzsignalen einer Fehlerkorrektur unterworfen, der Schwellenwert wird jedoch vor dem nächsten Referenzsignal und vor der nächsten Iteration auf einen genauen Wert gesetzt.
Der Übertragungsweg kann unvollkommen, beispielsweise induktiv sein, ohne dass die Wirksamkeit eines solchen Systems beeinträchtigt wird, auch wenn dies für die verfügbare Bandbreite Grenzen setzt. Das System kann erkennbare Signale längs eines dreiphasigen Stromversorgungskabels senden. Im Allgemeinen schafft die mit dem Kabel verbundene Anlage auf der Spitze des beabsichtigten Signals ein Rauschen, das System kann dies jedoch bewältigen.
Die Erfindung ist insbesondere auf die Lieferung von Informationen von Bohrlochsensoren in den Öl- und Gasgewinnungs- bzw. förderindustrien anwendbar. Diese Sensoren müssen die Signale über einen langen Übertragungsweg übertragen, der oftmals Kabel verwendet, die eher für ein Überleben in der Umgebung als für ideale elektrische Charakteristiken optimiert sind.
Es können nacheinander mehrere Datenquellen aufgenommen werden, die in einer vorgegebenen Reihenfolge übertragen werden. Somit könnte ein vollständiges Datenpaket beispielsweise ein Referenzsignal, ein Drucksignal und dann ein Temperatursignal enthalten.
Die Daten können unter Verwendung von ”Bins”, d. h. eines bestimmten Zeitbereichs, der einem bestimmten Wert der Eingangsinformationen entspricht, digital codiert werden. Beispielsweise könnte ein bestimmter Ausgang des Wandlers als beliebiges Signal zwischen 410 und 414 ms codiert werden. In diesem Fall versucht das System, ein 412 ms-Signal zu senden, wobei unter der Voraussetzung, dass die Fehlerrate kleiner als 2 ms und vorzugsweise kleiner als 1 ms ist, keine Unsicherheit in dem an der Oberfläche empfangenen Signal vorhanden ist. Die Bins können alle die gleiche Breite besitzen oder können eine unterschiedliche Breite haben, so dass die Genauigkeit des Systems hinsichtlich seiner üblichen Arbeitsparameter am größten ist.
Eine Doppel-Bin-Anordnung kann ebenfalls verwendet werden. Falls beispielsweise gewünscht ist, einen Wert von (beispielsweise) 1057 zu senden, könnte ein erstes Signal angeben, dass die Informationen im Bereich von 1000–1999 liegen, während ein zweites Signal 57 gegenüber 56 oder 58 spezifizieren könnte. Durch Addieren dieser beiden Signale wird der beabsichtigte Ausgang von 1057 erhalten. Dies kann eine größere Wirksamkeit bei der Nutzung von Bin-Größen schaffen. Das System kann so ausgelegt sein, dass ein digitalisiertes Signal (wie oben) einen groben Pegel (z. B. 1000, 2000, 3000 usw.) zeigt, gefolgt von einem weiteren Signal (analog oder digital) für die Feinauflösung. Dies kann von großem Nutzen sein. Wenn beispielsweise das ”Rauschen” in dem Signalübertragungssystem 1 ms ist und die Zeit zwischen Flanken zwischen einer Sekunde und zwei Sekunden schwankt, wird entsprechend dem gemessenen Signal ein Messwert von 0–10000 psi in einem Fenster von 0 bis 1000 ms und mit einem Rauschen von 1 ms codiert. Dies ergäbe ein Rauschen von 10 psi. Falls jedoch zuerst ein Grobpegel übertragen wird, der den groben Bereich (0–999, 1000–1999 usw.) spezifiziert, muss ein anschließendes analoges Signal nur einen Bereich von 0–1000 psi überspannen, weshalb das Gesamtrauschen 1 psi wäre.
Die vorliegende Erfindung bietet außerdem eine weitere Verbesserung im Entwurf solcher Systeme. Somit schafft sie ein elektrisches Zeichengabesystem, das einen Modulator umfasst, der so beschaffen ist, dass er Informationen von mehreren Quellen akzeptiert und diese Informationen als ein impulsbreitenmoduliertes Signal codiert, wobei Informationen von den mehreren Quellen als spätere Impulsbreiten codiert werden, wobei die Informationen von wenigstens einem Sensor in der Weise codiert werden, dass ein ansteigender Wert einer zunehmenden Impulsbreite entspricht, während die Informationen von wenigstens einem anderen Sensor in der Weise codiert werden, dass ein ansteigender Wert einer abnehmenden Impulsbreite entspricht.
Auf diese Weise kann die Gesamtzeit, die für die Übertragung beider Signale von zwei oder mehr Sensoren erforderlich ist, weitgehend konstant gemacht werden. Dies kommt insbesondere dann zur Anwendung, wenn die Sensoren miteinander in Beziehung stehende Parameter wie etwa den gleichen Parameter erfassen, oder wenn sie redundante Paare sind. Wenn der Druck oder die Temperatur ansteigt, hat ein Sensor einen längeren Impuls zur Folge, während der andere einen kürzeren Impuls zur Folge hat. Daher ist die Gesamtzeit beider Sensoren weitestgehend gleich. Dies ist nützlich, da es unter der Annahme, dass sich die Impulse zwischen 1 und 2 Sekunden verändern, eine Veränderung der Erfassungszeit im Bereich von 2 bis 4 Sekunden verhindert. Stattdessen kann die Vorrichtung so entworfen sein, dass sie eine verhältnismäßig stabile Erfassungszeit von 3 Sekunden bewältigt.
Dieser zusätzliche Aspekt der Erfindung kann zusammen mit dem oben beschriebenen Aspekt verwendet werden, gemäß dem die Informationen durch die Zeit zwischen einer ansteigenden Flanke und einer abfallenden Flanke codiert werden. Dies ist jedoch nicht wesentlich, außerdem ist dieser Aspekt gleichermaßen auf andere Codierungsverfahren anwendbar, etwa auf jene, in denen die Informationen durch die Zeit zwischen einer ansteigenden Flanke und einer späteren ansteigenden Flanke codiert werden. Ein Beispiel für das letztere Verfahren findet sich in unserer früheren Anmeldung GB 2 407 928 A , eingereicht am 7. November 2003.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Nun wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand eines Beispiels und mit Bezug auf die beigefügten Figuren beschrieben, in denen:
1 ein Bohrlochmesssystem zeigt;
2 das Signal von dem Instrumentations- bzw. Messsystem zeigt; und
3 die Wirkung von Rauschen auf das Signal zeigt.
GENAUE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNSFORMEN
1 zeigt einen Bohrlochmotor 2, der über ein dreiphasiges Bohrloch-Stromversorgungskabel 13 mit einer an der Oberfläche isolierten Stromversorgung 1 verbunden ist. Dieses System wird verwendet, um die Strömung von Öl im Bohrloch aufwärts auf allgemeine Weise zu unterstützen.
Ein Bohrlochmessgerät, das eine Bohrlochelektronik 7, Sensoren 12, einen Kondensator 11, eine Zenerdiode 10 und einen Bohrlochinduktor 9 aufweist, ist an dem neutralen Punkt 8 des Bohrlochmotors 2 befestigt.
Eine Oberflächenelektronik 5 ist an einem neutralen Punkt 6 an der Oberfläche angebracht, der durch Verbinden der drei Oberflächeninduktoren 3 miteinander, um den neutralen Punkt 6 herzustellen, gebildet ist. Die Oberflächenleiter 3 sind mit dem Bohrlochmotorkabel 13 elektrisch verbunden.
Folglich kann die Bohrlochelektronik 7 über den Induktor 9, den Motor 2, das Kabel 13 und die Oberflächeninduktoren 3 mit der Oberflächenelektronik 5 kommunizieren.
Die Oberflächenelektronik 5 stellt unter Verwendung bekannter Verfahren eine stationäre Gleichspannung (DC-Spannung) bereit, wobei in die Bohrlochelektronik 7 eine gesteuerte Strommenge unter Verwendung wohlbekannter Verfahren fließt. Die Strommenge unterliegt der Steuerung der Elektronik 7. Änderungen dieses Stroms bewirken eine Änderung des von der Oberflächenelektronik 5 gezogenen Stroms, die daher diesen Strom überwacht. Folglich wird eine Kommunikationsleitung gebildet.
An den Sensoren 12 ist eine Bohrlochelektronik 7 angebracht. Die Ausgangssignale von diesen Sensoren 12 werden durch die Elektronik 7 digitalisiert, die dann die Ausgangssignale durch Modulieren des Stroms codiert. Dies wird wiederum durch die Oberflächenelektronik 5 erfasst.
Ein typisches Stromsignal, das durch die Bohrlochelektronik 7 erzeugt wird und durch die Oberflächenelektronik 5 empfangen wird, ist in 2 gezeigt, in der einer positiven Flanke 20 eine negative Flanke 21 nach einem Zeitintervall 23 folgt. Auf ähnliche Weise folgt der negativen Flanke 21 nach einem weiteren Zeitintervall 24 eine weitere positive Flanke 22. Weitere Zeitintervalle 25, 26 und 27 folgen und sind auf ähnliche Weise definiert. Die Oberflächenelektronik 5 misst die Zeitintervalle 23, 24, 25, 26 und 27 durch Setzen eines Schwellenpegels (der als gestrichelte Linie 30 gezeigt ist). Das Signalmuster wird kontinuierlich wiederholt, wobei die positive Flanke 31 den Beginn der nächsten Sequenz repräsentiert. Informationen von den Sensoren 12 sind in den Zeitintervallen 24, 25, 26 und 27 codiert.
Das Zeitintervall 23 beträgt stets 0,75 Sekunden und wird durch die Bohrlochelektronik 7 erzeugt. Auf Grund der induktiven Natur des Übertragungswegs zwischen der Bohrlochelektronik 7 und der Oberflächenelektronik 5 steigt die positive Flanke 20 nicht sofort an und besitzt eine endliche Aufwärtssteigung. Ebenso fällt die negative Flanke 21 nicht sofort ab und besitzt eine endliche Abwärtssteigung. Es ist klar, dass das durch die Oberflächenelektronik 5 gemessene Intervall 23 dann, wenn der Schwellenpegel 30 durch die Oberflächenelektronik 5 zu niedrig gesetzt ist, länger als 0,75 Sekunden ist. Falls der Schwellenpegel 30 durch die Oberflächenelektronik 5 zu hoch gesetzt ist, wird das Intervall 23, das durch die Oberflächenelektronik 5 gemessen wird, kleiner als 0,75 Sekunden sein. Die Oberflächenelektronik 5 stellt den Schwellenpegel 30 aktiv ein, so dass das gemessene Intervall 23 so nahe wie möglich bei 0,75 Sekunden liegt, indem der Schwellenpegel 30 für die nächste Sequenz angehoben wird, falls das gemessene Intervall 23 größer als 0,75 Sekunden ist, oder indem der Schwellenpegel 30 für die nächste Sequenz gesenkt wird, falls das gemessene Intervall 23 kleiner als 0,75 Sekunden ist. Der Schwellenpegel 30 wird in diesem Beispiel während jeder Sequenz konstant gehalten.
Die Sensoren 12 umfassen zwei Drucksensoren P1 und P2 sowie zwei Temperatursensoren T1 und T2. Die Intervalle 24, 25, 26 und 27 codieren den momentanen Wert der Sensoren P1, P2, T1 bzw. T2. Vor der Decodierung jedes Intervalls stellt die Oberflächenelektronik 5 den gemessenen Wert jedes Intervalls 24, 25, 26 und 27 in Übereinstimmung mit dem gemessenen Wert des Referenzintervalls 23 ein. Falls beispielsweise der gemessene Wert des Referenzintervalls 23 0,755 Sekunden betrug, würden von jedem der gemessenen Intervalle 24, 25, 26 und 27 0,005 Sekunden subtrahiert.
P1 und T1 werden so codiert, dass ein Signalausgang von 0% von diesen Sensoren ein Zeitintervall 24 bzw. 26 von 1000 Sekunden erzeugt, während eine Signalausgang von 100% von diesen Sensoren ein Intervall von 2000 Sekunden erzeugt. Ausgangssignale mit Zwischenprozentsatz erzeugen Zwischenintervalle, wobei die Abbildung von prozentualen Ausgangssignalen auf Zeitintervalle (in diesem Fall) linear ist. P2 und T2 sind so codiert, dass ein Signalausgang von 100% von diesen Sensoren ein 1000 Sekunden-Intervall 25 bzw. 27 erzeugt, während ein Signalausgang von 0% von diesen Sensoren ein 2000 Sekunden-Intervall erzeugt. Ausgangssignale von Zwischenprozentsätzen erzeugen Zwischenintervalle, wobei die Abbildung von prozentualen Ausgangssignalen auf Zeitintervalle in diesem Beispiel linear ist.
Daraus ist ersichtlich, dass ein hoher Druck auf P1 und P2 einen großen Wert für das Intervall 24 und einen kleinen Wert für das Intervall 25 erzeugt. Ein kleiner Druck auf P1 und P2 erzeugt einen kleinen Wert für das Intervall 24 und einen großen Wert für das Intervall 25. Obwohl P1 und P2 in typischen Bohrlochsituationen nicht identisch sind, werden sie doch ähnlich sein, wobei durch eine Umkehrabbildung der Beziehung zwischen den Werten und den Intervallen für P2 und T2 auf diese Weise die Gesamtzeit für die Übertragung einer vollständigen Sequenz für unterschiedliche Drücke und Temperaturen besser konstant ist als es der Fall wäre, wenn alle Sensoren direkt auf Intervalle abgebildet würden.
Ein alternatives Verfahren ist in 3 gezeigt, in dem eine positive Flanke 20 in Gegenwart von elektrischem Rauschen gezeigt ist und an vier unterschiedlichen Abtastpunkten 40, 41, 42 und 43 abgetastet wird. Diese Daten werden durch Abtasten unter Verwendung eines schnellen Analog/Digital-Umsetzers oder unter Verwendung von vier Schwellenpegeln und Kompaktifizierern unter Verwendung wohlbekannter Verfahren erhalten. Die genaue Position der Flanke 20 kann dann in einem Mikroprozessor unter Verwendung von Standard-Linienanpassungsverfahren konstruiert werden. In Umgebungen mit hohem elektrischem Rauschen ergibt dieses Verfahren zum Erfassen der Flanke 20 präzisere und stärker rauschfreie Ergebnisse als wenn gerade ein Punkt auf der Flanke abgetastet würde.
Selbstverständlich können viele verschiedene Abwandlungen an der oben beschriebenen Ausführungsform vorgenommen werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims

Elektrisches Zeichenabgabesystem, das umfasst: einen Modulator, der so beschaffen ist, dass er Informationen von wenigstens einem Sensor (12) und wenigstens einem anderen Sensor erhält und diese Informationen in einem Wechselsignal codiert, das wiederholte ansteigende und abfallende Flanken enthält, wobei die Codierung auf der Grundlage der Zeit zwischen aufeinander folgenden ansteigenden und abfallenden Flanken erfolgt; und einen Übertragungsweg für das Signal von dem Modulator zu einem Demodulator, wobei der Modulator so beschaffen ist, dass er einem Datensignal ein Referenzsignal mit bekannter Zeit vorausschickt, dadurch gekennzeichnet, dass der Modulator so beschaffen ist, dass er die Informationen von dem wenigstens einen Sensor (12) auf Grundlage der Zeit zwischen einer ansteigenden Flanke und einer abfallenden Flanke codiert und die Informationen von dem wenigstens einen anderen Sensor (12) durch die Zeit zwischen der abfallenden Flanke und einer späteren ansteigenden Flanke codiert, der Demodulator so beschaffen ist, dass er das Referenzsignal erfasst und hieraus einen Kalibrierungsfehler berechnet, wobei der Demodulator eine Flanke durch Vergleichen des momentanen Signals mit einem Schwellenwert bestimmt, und der Demodulator den Schwellenwert für künftige Signale auf der Grundlage des Kalibrierungsfehlers einstellt.
Elektrisches Zeichengabesystem nach Anspruch 1, bei dem der Demodulator den Kalibrierungsfehler aufzeichnet und ihn von nachfolgenden Datensignalen subtrahiert.
Elektrisches Zeichengabesystem nach Anspruch 1, bei dem der Demodulator ein Bild des Referenzsignals speichert und einen Schwellenwert übernimmt, für den der Kalibrierungsfehler im Wesentlichen null ist.
Elektrisches Zeichengabesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Übertragungsweg unvollkommen ist.
Elektrisches Zeichengabesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Übertragungsweg induktiv ist.
Elektrisches Zeichengabesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Übertragungsweg ein dreiphasiges Stromversorgungskabel (13) ist.
Elektrisches Zeichengabesystem nach Anspruch 6, bei dem das dreiphasige Stromversorgungskabel (13) zu einer Bohrlochanlage für die Gewinnung von Öl oder Gas führt.
Elektrisches Zeichengabesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Modulator so beschaffen ist, dass er nacheinander mehrere Quellen von Daten aufnimmt oder beinhaltet.
Elektrisches Zeichengabesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Daten in der Weise codiert werden, dass ein bestimmter Bereich von Impulszeiten einem bestimmten Wert oder bestimmten Bereich von Werten der Eingangsinformationen entspricht.
Elektrisches Zeichengabesystem nach Anspruch 9, bei dem die Bereiche von Werten der Eingangsinformationen die gleiche Breite haben.
Elektrisches Zeichengabesystem nach Anspruch 9, bei dem die Bereiche von Werten der Eingangsinformationen unterschiedliche Breiten haben.
Elektrisches Zeichengabesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein erstes Signal den Grobbereich der Eingangsinformationen angibt und ein zweites Signal den Feinwert der Eingangsinformationen angibt.
Elektrisches Zeichengabesystem nach Anspruch 12, bei dem das erste Signal in Übereinstimmung mit einem anderen Protokoll als das zweite Signal codiert wird.
Elektrisches Zeichengabesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Modulator so beschaffen ist, dass er Informationen von mehreren Quellen erhält und diese Informationen als ein impulsbreitenmoduliertes Signal codiert; wobei Informationen von den mehreren Quellen als aufeinander folgende Impulsbreiten codiert werden; die Informationen von dem wenigstens einen Sensor (12) in der Weise codiert werden, dass ein ansteigender Wert einer zunehmenden Impulsbreite entspricht; und die Informationen von wenigstens einem anderen Sensor (12) in der Weise codiert werden, dass ein ansteigender Wert einer abnehmenden Impulsbreite entspricht.
Elektrisches Zeichengabesystem nach Anspruch 14, in dem zwei Sensoren (12) vorhanden sind.
Elektrisches Zeichengabesystem nach Anspruch 14 oder Anspruch 15, bei dem der wenigstens eine Sensor (12) und der wenigstens eine andere Sensor (12) miteinander in Beziehung stehende Parameter erfassen.
Elektrisches Zeichengabesystem nach Anspruch 16, bei dem der wenigstens eine Sensor (12) und der wenigstens eine andere Sensor (12) den gleichen Parameter erfassen.
Elektrisches Zeichengabesystem nach Anspruch 17, bei dem der wenigstens eine Sensor (12) und der wenigstens eine andere Sensor (12) ein redundantes Paar sind.
Elektrisches Zeichengabesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der wenigstens eine Sensor (12) ein Drucksensor ist.
Elektrisches Zeichengabesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der wenigstens eine Sensor (12) ein Temperatursensor ist.