一種三分量感應(yīng)測(cè)井線圈結(jié)構(gòu)的接收電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及感應(yīng)測(cè)井領(lǐng)域，尤其涉及一種三分量感應(yīng)測(cè)井線圈結(jié)構(gòu)的接收電路。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前感應(yīng)測(cè)井儀采用三分量感應(yīng)測(cè)井線圈結(jié)構(gòu)，如圖1-圖4所示，包括接收線圈和發(fā)射線圈，其中接收線圈包括各自沿接收線圈骨架上的刻槽繞制的軸向線圈和共面線圈，所述兩組共面線圈分別繞制在所述接收線圈骨架的兩個(gè)端面上，每組共面線圈包括X向線圈和Y向線圈，所述軸向線圈、所述X向線圈、所述Y向線圈三個(gè)分量線圈共位正交，所述接收線圈骨架是一體成型結(jié)構(gòu)。
[0003]目前，感應(yīng)測(cè)井儀發(fā)射線圈的發(fā)射信號(hào)在導(dǎo)電地層中產(chǎn)生渦流，渦流對(duì)接收線圈產(chǎn)生攜帶地層信息的二次感應(yīng)信號(hào)，通過(guò)測(cè)量二次感應(yīng)信號(hào)來(lái)獲取地層信息。但是在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，由于發(fā)射線圈和接收線圈的耦合效應(yīng)，接收線圈還會(huì)接收到來(lái)自發(fā)射線圈的直耦信號(hào)。直耦信號(hào)不攜帶地層信息，并且一般會(huì)比二次感應(yīng)信號(hào)大一個(gè)數(shù)量級(jí)以上，因此需要對(duì)接收線圈的直耦信號(hào)進(jìn)行消除。
[0004]由電磁感應(yīng)的基本原理可知，直耦信號(hào)的方向與線圈的繞向有關(guān)。在測(cè)井儀中通常采用在接收線圈上串接補(bǔ)償線圈的方式來(lái)去除直耦信號(hào)，現(xiàn)階段實(shí)際應(yīng)用中該過(guò)程需要手動(dòng)繞制補(bǔ)償線圈，通過(guò)改變補(bǔ)償線圈的匝數(shù)和面積來(lái)去除直耦信號(hào)。然而手動(dòng)繞制的線圈存在精度、穩(wěn)定度差的缺點(diǎn)，并且一旦組裝完成，若儀器在運(yùn)輸和使用中對(duì)消效果出現(xiàn)變化，必須通過(guò)上述方式重新對(duì)消，這樣會(huì)消耗大量的時(shí)間和人力成本。
[0005]現(xiàn)有感應(yīng)儀器接收電路一般為事先刻度空氣零值以及溫度校正，井下溫度及其溫度相應(yīng)不具有實(shí)時(shí)性的特點(diǎn)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服目前接收電路共模干擾過(guò)大無(wú)法抑制及實(shí)時(shí)內(nèi)刻度誤差對(duì)測(cè)量信號(hào)造成的影響。
[0007]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種三分量感應(yīng)測(cè)井線圈結(jié)構(gòu)的接收電路，包括:通道開關(guān)、第一帶通濾波器和混合信號(hào)處理器；
[0008]所述通道開關(guān)的輸入端接收線圈輸入信號(hào)、接地信號(hào)和參考信號(hào)，所述通道開關(guān)的輸出端輸出刻度電壓信號(hào)、電路內(nèi)刻零電壓信號(hào)及線圈系測(cè)量電壓信號(hào)；
[0009]所述混合信號(hào)處理器的輸入端接收時(shí)鐘控制信號(hào)，所述混合信號(hào)處理器輸出端輸出所述時(shí)鐘控制信號(hào)；
[0010]所述第一帶通濾波器的輸入端接收所述通道開關(guān)輸出的刻度電壓信號(hào)、電路內(nèi)刻零電壓信號(hào)及線圈系測(cè)量電壓信號(hào)和所述混合信號(hào)處理器輸出的時(shí)鐘控制信號(hào)，將濾波消除通頻帶外信號(hào)后獲得的信號(hào)作為第一選頻信號(hào)從輸出端輸出。
[0011]優(yōu)選地，所述接收電路還包括:可編程增益放大器，所述可編程增益放大器的輸入端接收所述第一選頻信號(hào)和混合信號(hào)處理器輸出的所述時(shí)鐘控制信號(hào)，將放大后獲得的包含預(yù)定頻率分量的信號(hào)作為增益信號(hào)從輸出端輸出。
[0012]優(yōu)選地，所述接收電路還包括第二帶通濾波器和平衡驅(qū)動(dòng)器，
[0013]所述第二帶通濾波器的輸入端接收所述可編程增益放大器輸出的所述增益信號(hào)和混合信號(hào)處理器輸出的所述時(shí)鐘控制信號(hào)，濾波后獲得的包含預(yù)定頻率分量的信號(hào)作為第二選頻信號(hào)從輸出端輸出；
[0014]所述平衡驅(qū)動(dòng)器的輸入端接收所述第二選頻信號(hào)，輸出端輸出差分信號(hào)。
[0015]優(yōu)選地，所述接收電路還包括放大器，所述放大器設(shè)置在所述通道開關(guān)和第一帶通濾波器的信號(hào)鏈路上，用以放大所述通道開關(guān)輸出的所述刻度電壓信號(hào)、電路內(nèi)刻零電壓信號(hào)及線圈系測(cè)量電壓信號(hào)。
[0016]其中，所述通道開關(guān)包括多個(gè)開關(guān)電路單元，每個(gè)所述開關(guān)電路單元包括:第一開關(guān)U13C、第二開關(guān)U13D、第三開關(guān)U14B、第四開關(guān)U14C、第五開關(guān)U14D、第六開關(guān)U14E、第一差分信號(hào)SO輸入端、第二差分信號(hào)In輸入端和電阻，所述第一開關(guān)U13C、第三開關(guān)U14B、第六開關(guān)U14E的一端分別連接在所述電阻的一端，所述第二開關(guān)U13D、第四開關(guān)U14C、第五開關(guān)U14D的一端分別連接在所述電阻的另一端，所述第一開關(guān)U13C、第二開關(guān)U13D的另一端分別接地，所述第三開關(guān)U14B的另一端連接所述第一差分信號(hào)SO的負(fù)極，所述第四開關(guān)U14C的另一端連接所述第一差分信號(hào)SO的正極，所述第六開關(guān)U14E的另一端連接所述第二差分信號(hào)In的負(fù)極，所述第五開關(guān)U14D的另一端連接所述第二差分信號(hào)In的正極。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的接收電路在每次測(cè)量地層信號(hào)之前進(jìn)行電路內(nèi)刻零操作，然后進(jìn)行地層信號(hào)獲取，兩者做減法，實(shí)時(shí)電路內(nèi)刻度可以消除接收電路自身誤差對(duì)地層微弱信號(hào)測(cè)量帶來(lái)的影響，并且最大程度抑制共模信號(hào)對(duì)測(cè)量的影響，消除接收電路本身隨溫度變化對(duì)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的影響。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為相關(guān)技術(shù)的發(fā)射線圈工程結(jié)構(gòu)圖；
[0019]圖2為相關(guān)技術(shù)的接收線圈裝配示意圖；
[0020]圖3為相關(guān)技術(shù)的補(bǔ)償接收直耦對(duì)消的連線示意圖；
[0021]圖4為相關(guān)技術(shù)的接收線圈的X/Y向線圈斷面繞線示意圖；
[0022]圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例的接收電路的工作原理示意圖；
[0023]圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例的通道開關(guān)設(shè)計(jì)示意圖；
[0024]圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例的線圈及接收電路抑制噪聲實(shí)際測(cè)試曲線；
[0025]圖8是相關(guān)技術(shù)的線圈及電路結(jié)構(gòu)抑制噪聲實(shí)際測(cè)試曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0026]為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下文中將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互任意組合。
[0027]如圖5所示，本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種三分量感應(yīng)測(cè)井線圈結(jié)構(gòu)的接收電路，包括:通道開關(guān)、第一帶通濾波器和混合信號(hào)處理器；
[0028]所述通道開關(guān)的輸入端接收線圈輸入信號(hào)、接地信號(hào)和參考信號(hào)，所述通道開關(guān)的輸出端輸出刻度電壓信號(hào)、電路內(nèi)刻零電壓信號(hào)及線圈系測(cè)量電壓信號(hào)；
[0029]所述混合信號(hào)處理器的輸入端接收時(shí)鐘控制信號(hào)，所述混合信號(hào)處理器輸出端輸出所述時(shí)鐘控制信號(hào)；
[0030]所述第一帶通濾波器的輸入端接收所述通道開關(guān)輸出的刻度電壓信號(hào)、電路內(nèi)刻零電壓信號(hào)及線圈系測(cè)量電壓信號(hào)和所述混合信號(hào)處理器輸出的時(shí)鐘控制信號(hào)，將濾波消除通頻帶外信號(hào)后獲得的信號(hào)作為第一選頻信號(hào)從輸出端輸出。
[0031 ] 其中，刻度電壓信號(hào)由發(fā)射電流處經(jīng)電流耦合電壓器1:50耦合經(jīng)電阻進(jìn)行采樣，得到電壓值；混合信號(hào)處理器采用單片機(jī)msp430，通道開關(guān)采用開關(guān)芯片ADG1612，混合信號(hào)處理器通過(guò)時(shí)鐘控制信號(hào)控制通道開關(guān)工作，分別為測(cè)量刻度電壓信號(hào)，電路內(nèi)刻零電壓信號(hào)，線圈系測(cè)量電壓信號(hào)，其中電路內(nèi)刻零電壓信號(hào)與線圈系測(cè)量電壓信號(hào)為同一路分時(shí)測(cè)得信號(hào)，刻度電壓信號(hào)單獨(dú)一路測(cè)量，為電阻衰減網(wǎng)絡(luò)測(cè)得刻度信號(hào)。如圖5所示，通過(guò)混合信號(hào)處理器來(lái)控制通道開關(guān)輸出信號(hào)與第一帶通濾波器之間的開關(guān)，達(dá)到通道選擇的作用；控制帶通濾波器的幅頻特性，使帶通濾波器工作在相應(yīng)的中心頻率上，實(shí)現(xiàn)選頻的功能。
[0032]輸入至第一帶通濾波器的信號(hào)為經(jīng)過(guò)時(shí)鐘控制信號(hào)篩選的電路內(nèi)刻零電壓信號(hào)，衰減網(wǎng)絡(luò)測(cè)得的刻度電壓信號(hào)，地層測(cè)量的線圈系測(cè)量壓信號(hào)。此級(jí)濾波為消除通頻帶外信號(hào)，因?yàn)榇藭r(shí)獲得的信號(hào)不僅僅是所需要的固定頻率的信號(hào)，也包含其他頻率的無(wú)用信號(hào)及噪聲，因此需要濾波消除通頻帶外信號(hào)。
[0033]所述接收電路還包括:可編程增益放大器，所述可編程增益放大器的輸入端接收所述第一選頻信號(hào)和混合信號(hào)處理器輸出的所述時(shí)鐘控制信號(hào)，將放大后獲得的包含預(yù)定頻率分量的信號(hào)作為增益信號(hào)從輸出端輸出。
[0034]可編程增益放大器，采用PGA103，為程控放大器，通過(guò)編程處理可以將其設(shè)置成幾級(jí)具有不同放大倍數(shù)可選的放