電磁陣列相關(guān)法流量計(jì)傳感器信號(hào)處理及遠(yuǎn)距離傳輸裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種電磁陣列相關(guān)法流量計(jì)傳感器信號(hào)處理及遠(yuǎn)距離傳輸裝置，是通過(guò)利用模擬程控開關(guān)選通電路將電磁陣列相關(guān)傳感器并行輸出的上下游兩組N路電壓信號(hào)變?yōu)橐源蟹绞捷敵龅膬陕冯妷盒盘?hào)，結(jié)合濾波放大電路、V/F線性轉(zhuǎn)換電路、正負(fù)脈沖頻率復(fù)合電路以及F/V線性轉(zhuǎn)換電路，實(shí)現(xiàn)了以單芯供電電纜為載體對(duì)井下兩組多路電壓信號(hào)進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸及處理。本實(shí)用新型對(duì)油田井下信號(hào)傳輸具有衰減性小、抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，可在線實(shí)現(xiàn)井下上下游兩組多路電壓信號(hào)的遠(yuǎn)距離傳輸以及流量實(shí)時(shí)測(cè)量，有效發(fā)揮了電磁陣列相關(guān)法流量計(jì)在井下狹小空間、惡劣環(huán)境下對(duì)含非導(dǎo)電物質(zhì)且尤其呈非軸對(duì)稱流場(chǎng)分布的多相流流量準(zhǔn)確測(cè)量的優(yōu)勢(shì)。
【專利說(shuō)明】
電磁陣列相關(guān)法流量計(jì)傳感器信號(hào)處理及遠(yuǎn)距離傳輸裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種石油生產(chǎn)測(cè)井領(lǐng)域多路信號(hào)處理及傳輸裝置，尤其是涉及一種電磁陣列相關(guān)法流量計(jì)傳感器信號(hào)處理及遠(yuǎn)距離傳輸裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在油田開發(fā)過(guò)程中，油井流量是生產(chǎn)動(dòng)態(tài)測(cè)井中一個(gè)重要參數(shù)。當(dāng)前，采用互相關(guān)法測(cè)量井下流量的傳感器有很多，如電導(dǎo)傳感器、超聲波傳感器及電磁傳感器等?；ハ嚓P(guān)流量測(cè)量技術(shù)是以隨機(jī)過(guò)程的互相關(guān)理論為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的一種在線流動(dòng)參數(shù)檢測(cè)技術(shù)，利用流體內(nèi)部自然產(chǎn)生的隨機(jī)流動(dòng)噪聲現(xiàn)象，將流體的流動(dòng)速度測(cè)量轉(zhuǎn)化為流體通過(guò)在不同位置兩傳感器間的時(shí)延估計(jì)問(wèn)題。
[0003]對(duì)于高含水的水包油、水包氣油氣水三相流，由于流體中含有非導(dǎo)電油氣相，對(duì)測(cè)量管道截面上流速分布也會(huì)產(chǎn)生影響，管道截面上呈非軸對(duì)稱流場(chǎng)分布，此時(shí)應(yīng)用電磁陣列相關(guān)法流量計(jì)測(cè)量可以有效解決井下狹小空間、惡劣環(huán)境下對(duì)含非導(dǎo)電物質(zhì)且尤其呈非軸對(duì)稱流場(chǎng)分布的多相流流量準(zhǔn)確測(cè)量的問(wèn)題。
[0004]由于井下工作環(huán)境惡劣，空間狹小等因素限制，傳統(tǒng)流量測(cè)量設(shè)備通常是將井下傳感器輸出的模擬電壓信號(hào)直接傳輸至地面后再進(jìn)行分析處理，這種直接傳輸方式對(duì)電壓信號(hào)具有衰減大、易受外界干擾、失真嚴(yán)重等缺點(diǎn)，嚴(yán)重影響流量測(cè)量的精度和可靠性。尤其電磁陣列相關(guān)法流量計(jì)傳感器在油井井下工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生具有相關(guān)性的上下游兩組多路電壓信號(hào)，這將為井下多路電壓信號(hào)的同時(shí)遠(yuǎn)距離傳輸及實(shí)時(shí)性處理提出了更高的要求。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的是為解決上述不足，提供一種電磁陣列相關(guān)法流量計(jì)傳感器信號(hào)處理及遠(yuǎn)距離傳輸裝置。
[0006]本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0007]—種電磁陣列相關(guān)法流量計(jì)傳感器信號(hào)處理及遠(yuǎn)距離傳輸裝置，包括電磁陣列相關(guān)法流量計(jì)傳感器、雙路N通道信號(hào)屏蔽驅(qū)動(dòng)預(yù)處理電路模塊、雙路N通道模擬程控開關(guān)電路模塊、雙路電壓信號(hào)濾波放大電路模塊、雙路電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路模塊、雙路頻率信號(hào)復(fù)合電路模塊、單芯電纜供電模塊、正負(fù)脈沖復(fù)合信號(hào)比較處理電路模塊、雙路頻率/電壓轉(zhuǎn)換電路模塊和上位機(jī)，電磁陣列相關(guān)法流量計(jì)傳感器連接雙路N通道信號(hào)屏蔽驅(qū)動(dòng)預(yù)處理電路模塊，雙路N通道信號(hào)屏蔽驅(qū)動(dòng)預(yù)處理電路模塊連接雙路N通道模擬程控開關(guān)電路模塊，雙路N通道模擬程控開關(guān)電路模塊連接雙路電壓信號(hào)濾波放大電路模塊，雙路電壓信號(hào)濾波放大電路模塊連接雙路電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路模塊，雙路電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路模塊連接雙路頻率信號(hào)復(fù)合電路模塊，雙路頻率信號(hào)復(fù)合電路模塊連接單芯電纜供電模塊，單芯電纜供電模塊連接正負(fù)脈沖復(fù)合信號(hào)比較處理電路模塊，正負(fù)脈沖復(fù)合信號(hào)比較處理電路模塊連接雙路頻率/電壓轉(zhuǎn)換電路模塊，雙路頻率/電壓轉(zhuǎn)換電路模塊連接上位機(jī)。
[0008]本實(shí)用新型還有這樣一些技術(shù)特征:
[0009]所述的電磁陣列相關(guān)法流量計(jì)傳感器負(fù)責(zé)輸出具有相關(guān)性的上下游兩組N路電壓信號(hào)。
[0010]所述的雙路N通道信號(hào)屏蔽驅(qū)動(dòng)預(yù)處理電路模塊負(fù)責(zé)上下游兩組N路電壓信號(hào)的預(yù)處理，以滿足模擬開關(guān)電路輸入端的要求。
[0011]所述的雙路N通道模擬程控開關(guān)電路模塊的主控制器采用STM32F103C6T7A單片機(jī)，負(fù)責(zé)將傳感器連續(xù)并行輸出的上下游兩組N路電壓信號(hào)按照一定順序進(jìn)行選通以串行方式輸出對(duì)應(yīng)上下游兩路電壓信號(hào)。
[0012]所述的雙路電壓信號(hào)濾波放大電路模塊負(fù)責(zé)以串行方式輸出對(duì)應(yīng)的上下游兩路電壓信號(hào)的濾波、放大處理。
[0013]所述的雙路電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路模塊負(fù)責(zé)將處理后的兩路電壓信號(hào)線性轉(zhuǎn)換為兩路頻率信號(hào)。
[0014]所述的雙路頻率信號(hào)復(fù)合電路模塊負(fù)責(zé)將線性轉(zhuǎn)換的兩路頻率信號(hào)耦合為正負(fù)脈沖復(fù)合信號(hào)，利用所述的單芯電纜供電模塊為載體進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸。
[0015]所述的正負(fù)脈沖復(fù)合信號(hào)比較處理電路模塊負(fù)責(zé)將利用單芯電纜供電模塊傳輸至地面的正負(fù)脈沖復(fù)合信號(hào)分離為兩路正脈沖頻率信號(hào)，通過(guò)所述雙路頻率/電壓轉(zhuǎn)換電路模塊線性轉(zhuǎn)換為兩路電壓信號(hào)，并送至上位機(jī)進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算及數(shù)據(jù)融合處理。
[0016]本實(shí)用新型具有如下有益的效果:
[0017]本實(shí)用新型的電路設(shè)計(jì)合理、成本低、體積小、實(shí)時(shí)性強(qiáng)，井下信號(hào)傳輸衰減性小、抗干擾能力強(qiáng)，可在線實(shí)現(xiàn)電磁陣列相關(guān)法流量計(jì)傳感器獲取油井井下高溫高壓、狹小空間內(nèi)流體流動(dòng)中多位置、多角度的弦端信息，解決了井下多路信號(hào)的遠(yuǎn)距離傳輸，有效發(fā)揮了電磁陣列相關(guān)法流量計(jì)在井下狹小空間、惡劣環(huán)境下對(duì)含非導(dǎo)電物質(zhì)且尤其呈非軸對(duì)稱流場(chǎng)分布的多相流流量準(zhǔn)確測(cè)量的優(yōu)勢(shì)。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]I 一電磁陣列相關(guān)法流量計(jì)傳感器，2—雙路N通道信號(hào)屏蔽驅(qū)動(dòng)預(yù)處理電路模塊，3—雙路N通道模擬程控開關(guān)電路模塊，4 一雙路電壓信號(hào)濾波放大電路模塊，5—雙路電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路模塊，6—雙路頻率信號(hào)復(fù)合電路模塊，7—單芯電纜供電模塊，8—正負(fù)脈沖復(fù)合信號(hào)比較處理電路模塊，9一雙路頻率/電壓轉(zhuǎn)換電路模塊，1—上位機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明:
[0021]實(shí)施例1
[0022]一種電磁陣列相關(guān)法流量計(jì)傳感器信號(hào)處理及遠(yuǎn)距離傳輸裝置，包括電磁陣列相關(guān)法流量計(jì)傳感器1、雙路N通道信號(hào)屏蔽驅(qū)動(dòng)預(yù)處理電路模塊2、雙路N通道模擬程控開關(guān)電路模塊3、雙路電壓信號(hào)濾波放大電路模塊4、雙路電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路模塊5、雙路頻率信號(hào)復(fù)合電路模塊6、單芯電纜供電模塊7、正負(fù)脈沖復(fù)合信號(hào)比較處理電路模塊8、雙路頻率/電壓轉(zhuǎn)換電路模塊9和上位機(jī)10，電磁陣列相關(guān)法流量計(jì)傳感器I連接雙路N通道信號(hào)屏蔽驅(qū)動(dòng)預(yù)處理電路模塊2，雙路N通道信號(hào)屏蔽驅(qū)動(dòng)預(yù)處理電路模塊2連接雙路N通道模擬程控開關(guān)電路模塊3，雙路N通道模擬程控開關(guān)電路模塊3連接雙路電壓信號(hào)濾波放大電路模塊4，雙路電壓信號(hào)濾波放大電路模塊4連接雙路電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路模塊5，雙路電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路模塊5連接雙路頻率信號(hào)復(fù)合電路模塊6，雙路頻率信號(hào)復(fù)合電路模塊6連接單芯電纜供電模塊7，單芯電纜供電模塊7連接正負(fù)脈沖復(fù)合信號(hào)比較處理電路模塊8，正負(fù)脈沖復(fù)合信號(hào)比較處理電路模塊8連接雙路頻率/電壓轉(zhuǎn)換電路模塊9，雙路頻率/電壓轉(zhuǎn)換電路模塊9連接上位機(jī)10，所述的電磁陣列相關(guān)法流量計(jì)傳感器I負(fù)責(zé)輸出具有相關(guān)性的上下游兩組N路電壓信號(hào)，所述的雙路N通道信號(hào)屏蔽驅(qū)動(dòng)預(yù)處理電路模塊2負(fù)責(zé)上下游兩組N路電壓信號(hào)的預(yù)處理，以滿足模擬開關(guān)電路輸入端的要求，所述的雙路N通道模擬程控開關(guān)電路模塊3的主控制器采用STM32F103C6T7A單片機(jī)，負(fù)責(zé)將傳感器連續(xù)并行輸出的上下游兩組N路電壓信號(hào)按照一定順序進(jìn)行選通以串行方式輸出對(duì)應(yīng)上下游兩路電壓信號(hào)，所述的雙路電壓信號(hào)濾波放大電路模塊4負(fù)責(zé)以串行方式輸出對(duì)應(yīng)的上下游兩路電壓信號(hào)的濾波、放大處理，所述的雙路電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路模塊5負(fù)責(zé)將處理后的兩路電壓信號(hào)線性轉(zhuǎn)換為兩路頻率信號(hào)，所述的雙路頻率信號(hào)復(fù)合電路模塊6負(fù)責(zé)將線性轉(zhuǎn)換的兩路頻率信號(hào)耦合為正負(fù)脈沖復(fù)合信號(hào)，利用所述的單芯電纜供電模塊7為載體進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，所述的正負(fù)脈沖復(fù)合信號(hào)比較處理電路模塊8負(fù)責(zé)將利用單芯電纜供電模塊7傳輸至地面的正負(fù)脈沖復(fù)合信號(hào)分離為兩路正脈沖頻率信號(hào)，通過(guò)所述雙路頻率/電壓轉(zhuǎn)換電路模塊9線性轉(zhuǎn)換為兩路電壓信號(hào)，并送至上位機(jī)10進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算及數(shù)據(jù)融合處理以獲取測(cè)量流體的流速和流量值。
[0023]實(shí)施例2
[0024]多路信號(hào)處理及遠(yuǎn)距離傳輸裝置的工作過(guò)程:電磁陣列相關(guān)法流量計(jì)傳感器通過(guò)勵(lì)磁線圈在測(cè)量區(qū)域產(chǎn)生均勻磁場(chǎng)，當(dāng)混合流體通過(guò)測(cè)量區(qū)域時(shí)，上下游陣列檢測(cè)電極將輸出兩組具有相關(guān)性的且信號(hào)幅度及其微弱、干擾成分復(fù)雜、信號(hào)內(nèi)阻變化范圍大的N路電壓信號(hào)，為降低電路成本及減小占用空間，先將獲取的兩組對(duì)應(yīng)具有相關(guān)性的N路信號(hào)進(jìn)行屏蔽驅(qū)動(dòng)預(yù)處理以便滿足雙路N通道模擬程控開關(guān)電路模塊需要，然后將連續(xù)并行輸出的上下游兩組N路電壓信號(hào)通過(guò)模擬開關(guān)選通變?yōu)橐源蟹绞捷敵鰧?duì)應(yīng)上下游兩路電壓信號(hào)，再經(jīng)雙路電壓信號(hào)濾波放大電路模塊處理得到濾除噪聲、放大后的兩路電壓信號(hào)，由于頻率信號(hào)較電壓信號(hào)進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸具有衰減小、抗干擾性強(qiáng)等特點(diǎn)，即利用雙路電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路模塊將處理后的兩路電壓信號(hào)線性轉(zhuǎn)換為抗干擾能力強(qiáng)、不易衰減的兩路頻率信號(hào)，由于井下儀器為單芯電纜供電，即需利用雙路頻率信號(hào)復(fù)合電路模塊將轉(zhuǎn)換的兩路頻率信號(hào)耦合為正負(fù)脈沖復(fù)合信號(hào)且以單芯電纜供電模塊為載體實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸，當(dāng)正負(fù)脈沖復(fù)合信號(hào)經(jīng)單芯電纜供電模塊傳輸至地面后，利用正負(fù)脈沖復(fù)合信號(hào)比較處理電路模塊將單芯電纜供電模塊承載的正負(fù)脈沖復(fù)合信號(hào)分離出兩路正脈沖頻率信號(hào)，通過(guò)雙路頻率/電壓轉(zhuǎn)換電路模塊將獲取的兩路正脈沖頻率信號(hào)線性轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)兩路電壓信號(hào)并送至上位機(jī)進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算及數(shù)據(jù)融合處理，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)含非導(dǎo)電物質(zhì)且尤其呈非軸對(duì)稱流場(chǎng)分布的井下多相流流量的在線測(cè)量。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電磁陣列相關(guān)法流量計(jì)傳感器信號(hào)處理及遠(yuǎn)距離傳輸裝置，包括電磁陣列相關(guān)法流量計(jì)傳感器、雙路N通道信號(hào)屏蔽驅(qū)動(dòng)預(yù)處理電路模塊、雙路N通道模擬程控開關(guān)電路模塊、雙路電壓信號(hào)濾波放大電路模塊、雙路電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路模塊、雙路頻率信號(hào)復(fù)合電路模塊、單芯電纜供電模塊、正負(fù)脈沖復(fù)合信號(hào)比較處理電路模塊、雙路頻率/電壓轉(zhuǎn)換電路模塊和上位機(jī)，其特征在于:電磁陣列相關(guān)法流量計(jì)傳感器連接雙路N通道信號(hào)屏蔽驅(qū)動(dòng)預(yù)處理電路模塊，雙路N通道信號(hào)屏蔽驅(qū)動(dòng)預(yù)處理電路模塊連接雙路N通道模擬程控開關(guān)電路模塊，雙路N通道模擬程控開關(guān)電路模塊連接雙路電壓信號(hào)濾波放大電路模塊，雙路電壓信號(hào)濾波放大電路模塊連接雙路電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路模塊，雙路電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路模塊連接雙路頻率信號(hào)復(fù)合電路模塊，雙路頻率信號(hào)復(fù)合電路模塊連接單芯電纜供電模塊，單芯電纜供電模塊連接正負(fù)脈沖復(fù)合信號(hào)比較處理電路模塊，正負(fù)脈沖復(fù)合信號(hào)比較處理電路模塊連接雙路頻率/電壓轉(zhuǎn)換電路模塊，雙路頻率/電壓轉(zhuǎn)換電路模塊連接上位機(jī)。2.如權(quán)利要求1所述的一種電磁陣列相關(guān)法流量計(jì)傳感器信號(hào)處理及遠(yuǎn)距離傳輸裝置，其特征在于:所述的電磁陣列相關(guān)法流量計(jì)傳感器負(fù)責(zé)輸出具有相關(guān)性的上下游兩組N路電壓信號(hào)。3.如權(quán)利要求1所述的一種電磁陣列相關(guān)法流量計(jì)傳感器信號(hào)處理及遠(yuǎn)距離傳輸裝置，其特征在于:所述的雙路N通道信號(hào)屏蔽驅(qū)動(dòng)預(yù)處理電路模塊負(fù)責(zé)上下游兩組N路電壓信號(hào)的預(yù)處理，以滿足模擬開關(guān)電路輸入端的要求。4.如權(quán)利要求1所述的一種電磁陣列相關(guān)法流量計(jì)傳感器信號(hào)處理及遠(yuǎn)距離傳輸裝置，其特征在于:所述的雙路N通道模擬程控開關(guān)電路模塊的主控制器采用STM32F103C6T7A單片機(jī)，負(fù)責(zé)將傳感器連續(xù)并行輸出的上下游兩組N路電壓信號(hào)按照一定順序進(jìn)行選通以串行方式輸出對(duì)應(yīng)上下游兩路電壓信號(hào)。5.如權(quán)利要求1所述的一種電磁陣列相關(guān)法流量計(jì)傳感器信號(hào)處理及遠(yuǎn)距離傳輸裝置，其特征在于:所述的雙路電壓信號(hào)濾波放大電路模塊負(fù)責(zé)以串行方式輸出對(duì)應(yīng)上下游兩路電壓信號(hào)的濾波、放大處理。6.如權(quán)利要求1所述的一種電磁陣列相關(guān)法流量計(jì)傳感器信號(hào)處理及遠(yuǎn)距離傳輸裝置，其特征在于:所述的雙路電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路模塊負(fù)責(zé)將處理后的兩路電壓信號(hào)線性轉(zhuǎn)換為兩路頻率信號(hào)。7.如權(quán)利要求1所述的一種電磁陣列相關(guān)法流量計(jì)傳感器信號(hào)處理及遠(yuǎn)距離傳輸裝置，其特征在于:所述的雙路頻率信號(hào)復(fù)合電路模塊負(fù)責(zé)將線性轉(zhuǎn)換的兩路頻率信號(hào)耦合為正負(fù)脈沖復(fù)合信號(hào)，利用所述的單芯電纜供電模塊為載體進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸。8.如權(quán)利要求1所述的一種電磁陣列相關(guān)法流量計(jì)傳感器信號(hào)處理及遠(yuǎn)距離傳輸裝置，其特征在于:所述的正負(fù)脈沖復(fù)合信號(hào)比較處理電路模塊負(fù)責(zé)將利用單芯電纜供電模塊傳輸至地面的正負(fù)脈沖復(fù)合信號(hào)分離為兩路正脈沖頻率信號(hào)，通過(guò)所述雙路頻率/電壓轉(zhuǎn)換電路模塊線性轉(zhuǎn)換為兩路電壓信號(hào)，并送至上位機(jī)進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算及數(shù)據(jù)融合處理。
【文檔編號(hào)】E21B47/00GK205483108SQ201620243888
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年3月28日
【發(fā)明人】孔令富, 孔維航, 孔德明, 李英偉, 李雷, 解娜, 謝貝貝
【申請(qǐng)人】燕山大學(xué)