一种石油地层电阻率测量仪器的工作频率信号处理电路的制作方法

本发明属于石油天然气探测技术领域，具体涉及一种石油地层电阻率测量仪器的工作频率信号处理电路。

背景技术：

双侧向测井仪是测量地层电阻率，研究地层径向电阻率变化，计算含油饱和度，确定可动油多少的主要测井仪器。双侧向测井仪在进行电压或电流测量时，通常采用的是先将仪器两个或多个固有工作频率的混频信号进行前置放大后，通过有源选频网络电路进行分离，然后分别进行全波整流和整形，获得与被测量信号有线性比例关系的直流电压值。

然而，现有石油地层电阻率测量仪器的工作频率信号处理电路的模拟电路器件数量较多，导致电源功耗较大。随着石油勘探测井技术的飞速发展，迫切需要提高测井作业效率，减小功耗。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种石油地层电阻率测量仪器的工作频率信号处理电路。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明提供了一种石油地层电阻率测量仪器的工作频率信号处理电路，包括电压混频信号电路、电压前置放大电路、电流混频信号电路、电流前置放大电路、多通道模数转换器电路、dsp接口电路，其中，

所述电压混频信号电路连接所述电压前置放大电路，用于获取所述石油地层电阻率测量仪器的浅侧向主电流与深侧向主电流的原始混频电压信号，并传输至所述电压前置放大电路；

所述电压前置放大电路连接所述多通道模数转换器电路，用于对所述原始混频电压信号进行耦合放大，获得处理后混频电压信号并传输至所述多通道模数转换器电路；

所述电流混频信号电路连接至所述电流前置放大电路，用于获取所述石油地层电阻率测量仪器的浅侧向主电流与深侧向主电流的原始混频电流信号，并传输至所述电流前置放大电路；

所述电流前置放大电路连接所述多通道模数转换器电路，用于对所述原始混频电流信号进行耦合放大，获得处理后混频电流信号并传输至所述多通道模数转换器电路；

所述多通道模数转换器电路能够输入第一方波信号和第二方波信号，用于分别通过所述第一方波信号和所述第二方波信号对所述处理后混频电压信号和所述处理后混频电流信号进行斩波和模数转换，获得数字电压信号和数字电流信号；

所述dsp接口电路连接所述多通道模数转换器电路，用于对所述数字电压信号和所述数字电流信号分别进行数据处理，以获得深侧向电压信号幅度、浅侧向电压信号幅度、深侧向电流信号幅度和浅侧向电流信号幅度，并产生深侧向功率控制信号和浅侧向功率控制信号。

在本发明的一个实施例中，所述石油地层电阻率测量仪器的工作频率信号处理电路还包括电压放大耦合变压器，连接在所述电压混频信号电路与所述电压前置放大电路之间，用于分别对深侧向主电流的电压信号和浅侧向主电流的电压信号进行耦合放大。

在本发明的一个实施例中，所述石油地层电阻率测量仪器的工作频率信号处理电路还包括电流放大耦合变压器，连接在所述电流混频信号电路与所述电流前置放大电路之间，用于分别对深侧向主电流的电流信号和浅侧向主电流的电流信号进行耦合放大。

在本发明的一个实施例中，所述dsp接口电路包括滤波单元和运算单元，其中，所述滤波单元用于对所述数字电压信号和所述数字电流信号进行滤波处理，所述运算单元用于对经过滤波的所述数字电压信号和所述数字电流信号进行离散傅里叶变换，以获得深侧向电压信号幅度、浅侧向电压信号幅度、深侧向电流信号幅度和浅侧向电流信号幅度。

在本发明的一个实施例中，所述第一方波信号为35hz方波信号。

在本发明的一个实施例中，所述第二方波信号为280hz方波信号。

在本发明的一个实施例中，所述多通道模数转换器电路为六通道模数转换器电路。

在本发明的一个实施例中，所述dsp接口电路还设置有总线接口，所述总线接口连接远程控制系统，用于与所述远程控制系统进行数据交互。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明的石油地层电阻率测量仪器的工作频率信号处理电路能够有效减少模拟电路的器件数量，从而减少电源功耗。

2、该工作频率信号处理电路采用dsp接口电路进行数据处理和运算，相比于传统的微处理器电路，dsp接口电路运算速度快，且获得的数据精度高。

以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是现有技术的一种石油地层电阻率测量仪器的工作频率信号处理电路的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种石油地层电阻率测量仪器的工作频率信号处理电路的模块图；

图3是本发明实施例提供的一种石油地层电阻率测量仪器的工作频率信号处理电路的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种dsp接口电路的结构示意图。

具体实施方式

为了进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及具体实施方式，对依据本发明提出的一种石油地层电阻率测量仪器的工作频率信号处理电路进行详细说明。

有关本发明的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合附图的具体实施方式详细说明中即可清楚地呈现。通过具体实施方式的说明，可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效进行更加深入且具体地了解，然而所附附图仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明的技术方案加以限制。

应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

请参见图1，图1是现有技术的一种石油地层电阻率测量仪器的工作频率信号处理电路的结构示意图。如图所示，该工作频率信号处理电路包括电压混频信号电路1’、电压前置放大电路2’、35hz带通滤波电路3’、35hz相敏检波电路4’、低通滤波电路5’、280hz带通滤波电路6’、280hz相敏检波电路7’、低通滤波电路8’、电流混频信号电路9’、电流前置放大电路10’、35hz带通滤波电路11’、35hz相敏检波电路12’、低通滤波电路13’、280hz带通滤波电路14’、280hz相敏检波电路15’、低通滤波电路16’、多路选通开关电路17’、模数转换电路18’、微处理器(cpu)电路19’、电压放大耦合变压器t1’和电流放大耦合变压器t2’。

该工作频率信号处理电路的工作原理如下：

电压混频信号电路1’产生的深侧向主电流和浅侧向主电流的原始混频电压信号通过电压放大耦合变压器t1送到电压前置放大电路2’，接着分成两路，一路为深侧向电压，通过35hz带通放大电路3’、35hz相敏检波电路4’和低通滤波电路5’，获得深侧向电压测量信号vd(模拟直流信号)；另一路为浅侧向电压，通过280hz带通滤波电路6’、280hz相敏检波电路7’和低通滤波电路8’，获得浅侧向电压测量信号vs(模拟直流信号)。

电流混频信号电路9’产生的深侧向主电流和浅侧向主电流的原始混频电流信号通过电流放大耦合变压器t2送到电流前置放大电路10’，接着也分成两路，一路为深侧向电流，通过35hz带通滤波电路11’、35hz相敏检波电路12’和低通滤波电路13’，获得深侧向电流测量信号id(模拟直流信号)；另一路为浅侧向电流，通过280hz带通滤波电路14’、280hz相敏检波电路15’和低通滤波电路16’，获得浅侧向电流测量信号is模拟直流信号。

接着，vd、vs、id、is四组模拟直流信号均送至多路选通开关电路17’，选通输出至模数转换电路(adc转换器)18’、再送到微处理器(cpu)进行数据处理和运算。

现有石油地层电阻率测量仪器的工作频率信号处理电路的模拟电路器件数量较多，导致电源功耗较大。

为了解决现有工作频率信号处理电路的上述问题，本发明实施例提供了一种石油地层电阻率测量仪器的改进的工作频率信号处理电路。请参见图2，图2是本发明实施例提供的一种石油地层电阻率测量仪器的工作频率信号处理电路的模块图。本实施例的工作频率信号处理电路，包括电压混频信号电路1、电压前置放大电路2、电流混频信号电路3、电流前置放大电路4、多通道模数转换器电路5、dsp(数字信号处理，digitalsignalprocessor)接口电路6。

电压混频信号电路1连接电压前置放大电路2，用于获取石油地层电阻率测量仪器的浅侧向主电流与深侧向主电流的原始混频电压信号，并传输至电压前置放大电路2。

电压前置放大电路2连接多通道模数转换器电路5，用于对原始混频电压信号进行耦合放大，获得处理后混频电压信号并传输至多通道模数转换器电路5。

电流混频信号电路3连接至电流前置放大电路4，用于获取石油地层电阻率测量仪器的浅侧向主电流与深侧向主电流的原始混频电流信号，并传输至电流前置放大电路4。

电流前置放大电路4连接多通道模数转换器电路5，用于对原始混频电流信号进行耦合放大，获得处理后混频电流信号并传输至多通道模数转换器电路5。

多通道模数转换器电路5能够输入第一方波信号7和第二方波信号8，用于分别通过第一方波信号7和第二方波信号8对处理后混频电压信号和处理后混频电流信号进行斩波和模数转换，获得数字电压信号和数字电流信号。优选地，第一方波信号7为35hz方波信号，第二方波信号8为280hz方波信号。

具体地，多通道模数转换器电路5输入35hz第一方波信号7和280hz第二方波信号8，随后，多通道模数转换器电路5通过35hz第一方波信号7斩波转换并调整由电压前置放大电路2发送过来的处理后混频电压信号，再选通发送至dsp接口电路6；类似地，多通道模数转换器电路5通过280hz第二方波信号8斩波转换并调整由电流前置放大电路4发送过来的处理后混频电压信号，再选通发送至dsp接口电路6。优选地，本实施例的多通道模数转换器电路5为六通道模数转换器电路，此模数转换器电路模块是6通道16位adc，差分式、正负电平输入值范围大(-16.5v—+16.5v)，功耗小(0.52w)，转换速度快(800ksps-par，530ksps-ser)，工作温度范围大-40℃—175℃，每个通道均有过电流、高压静电保护。

dsp接口电路6连接多通道模数转换器电路5，用于对数字电压信号和数字电流信号分别进行数据处理，以获得深侧向电压信号幅度、浅侧向电压信号幅度、深侧向电流信号幅度和浅侧向电流信号幅度，并产生深侧向功率控制信号和浅侧向功率控制信号。具体地，dsp接口电路6是以数字方式表示并处理的电路。相比于传统的微处理器电路，dsp接口电路运算速度快，且获得的数据精度高

进一步地，请参见图3，图3是本发明实施例提供的一种石油地层电阻率测量仪器的工作频率信号处理电路的结构示意图。该工作频率信号处理电路还包括电压放大耦合变压器t1，连接在电压混频信号电路1与电压前置放大电路2之间，用于分别对深侧向主电流的电压信号和浅侧向主电流的电压信号进行耦合放大。

更进一步地，该工作频率信号处理电路还包括电流放大耦合变压器t2，连接在电流混频信号电路3与电流前置放大电路4之间，用于分别对深侧向主电流的电流信号和浅侧向主电流的电流信号进行耦合放大。

进一步地，dsp接口电路8包括滤波单元81和运算单元82，其中，滤波单元81用于对数字电压信号和数字电流信号进行滤波处理，运算单元82用于对经过滤波的数字电压信号和数字电流信号进行离散傅里叶变换，以获得深侧向电压信号幅度vd、浅侧向电压信号幅度vs、深侧向电流信号幅度id和浅侧向电流信号幅度is。

需要说明的是，本实施例中的滤波单元81和运算单元82可以是任何适用于本实施例的滤波器或计算模块，这里不做限制。

进一步地，dsp接口电路8还设置有总线接口83，总线接口83连接远程控制系统9，用于与远程控制系统9进行数据交互。具体地，总线接口83与远程控制系统9之间的连接可以通过线缆进行有线连接或者通过无线装置进行无线连接，以将获得的深侧向电压信号幅度vd、浅侧向电压信号幅度vs、深侧向电流信号幅度id和浅侧向电流信号幅度is传输至远程控制系统9或从远程控制系统9向dsp接口电路8发送指令。

本发明的石油地层电阻率测量仪器的工作频率信号处理电路能够有效减少模拟电路的器件数量，从而减少电源功耗。该工作频率信号处理电路采用dsp接口电路进行数据处理和运算，相比于传统的微处理器电路，dsp接口电路运算速度快，且获得的数据精度高。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。