无线地磁导向系统的制作方法

[0001]
本实用新型属于无线地磁导向技术领域，具体涉及无线地磁导向系统。


背景技术：

[0002]
在定向穿越工程中，通过地磁随钻导向系统，施工人员能够准确地知道当前地下钻头的深度、位置、钻头的俯仰角、钻进方位角和导向钻具面角，施工人员通过控制地下钻头的深度、位置、俯仰角、钻进方位角和钻具面角，可以准确的控制导向钻具跟踪预先设计的钻孔轨迹，实现定向穿越。
[0003]
地磁随钻导向系统目前通过存储式、有线式或无线式实现数据的传输；但存储式无法实时监控轨迹走向，只能进行施工后的轨迹评价；有线方式可实现实时轨迹检测并及时指导轨迹控向问题，但在施工过程中操作复杂，线缆连接可靠性不高及故障点多等确定，降低施工的时效性。
[0004]
无线式包括地下发射部分和地面接收处理部分，其工作过程大致为系统中随钻具的孔内装置实时检测钻具的振动状态，一直处于振动时短节工作在低功耗模式，直至检测到钻具处于静止时，短节将钻孔的倾角、方位角、工具面角、电压等数据进行采集处理，并将数据按照设定的编码格式进行编码、输出，信号通过驱动电路馈送至孔内绝缘天线绝缘带的两端，信号耦合后以无线电磁形式通过地层和钻杆的引导传送至孔口接收天线部分，接收天线拾取信号，对其进行数字处理、译码、纠错、恢复并终端显示；但现有的无线电磁的发射功率恒定，在地层较差时损耗较多，传输距离变短、接收天线接收到的信号弱，当信号强度过低时，地面接收处理部分就不能正确识别电磁波信号，从而会造成数据丢失，影响到定向穿越的精准度。


技术实现要素：

[0005]
本实用新型的目的是克服现有技术的不足而提供一种自适应功率的无线地磁导向系统。
[0006]
本实用新型的技术方案如下：
[0007]
无线地磁导向系统，包括地下发射部分和地面接收部分，所述地下发射部分包括天线，所述地下发射部分还包括数字处理电路、动/静态检测电路、功率控制电路、信号调理电路、无线驱动电路和用于供电的电源电路，所述动/静态检测电路、功率控制电路、信号调理电路分别与数字处理电路连接，所述无线驱动电路分别与功率控制电路和信号调理电路连接；
[0008]
所述动/静态检测电路用于检测钻具的运动状态，所述数字处理电路用于对接收的数据进行处理、控制信号调理电路按照设定编码格式进行输出和根据地面接收部分的反馈控制功率控制电路的输出功率，所述信号调理电路用于调理信号，所述无线驱动电路用于将调理信号生成双极性信号，所述功率控制电路根据数字处理电路设定的功率反馈到无线驱动电路并控制无线驱动电路的输出。
[0009]
进一步的，所述数字处理电路内部采用c8051f020单片机。
[0010]
进一步的，所述动/静态检测电路包括加速度传感器、两个lm111电压比较器和两个 54hc123单稳态触发器，加速度传感器的信号输出端分别连接至lm111电压比较器的引脚 3，两个lm111电压比较器均连接至54hc123单稳态触发器的引脚1，两个54hc123单稳态触发器的引脚13分别连接至c8051f020单片机的引脚51和引脚53。
[0011]
进一步的，所述信号调理电路包括与c8051f020单片机相连的sn5407j驱动器、第一运算放大器、第二运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第九电容、第十电容、第十一电容，所述sn5407j驱动器的引脚2串联第一电阻后连接至第一运算放大器的负输入端，所述sn5407j驱动器的引脚4串联第二电阻后连接至第一运算放大器的正输入端，所述第三电阻的一端连接第一运算放大器的正输入端，所述第四电阻的一端连接在第一电阻和第一运算放大器的正输入端的共同端上，所述第四电阻的领一端连接在第十一电容和第一运算放大器的输出端的共同端上，所述第三电阻的另一端接地，所述第一运算放大器的输出端串联第十一电容后连接第二运算放大器的正输入端，所述第二运算放大器的负输入端与第二运算放大器的输出端连接，所述第二运算放大器的输出端连接无线驱动电路。
[0012]
进一步的，所述无线驱动电路包括与第二运算放大器的输出端连接的正驱动电路和负驱动电路，所述正驱动电路和负驱动电路分别连接至电源和功率控制电路，所述正驱动电路和负驱动电路连接有采样电阻组，所述采样电阻组连接至功率控制电路。
[0013]
进一步的，所述电源电路内部采用tps76901shkj稳压器。
[0014]
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
[0015]
本实用新型地下发射部分根据地上接收部分的接收信号的衰减程度，在数字处理电路中设定不同的目标功率，动/静态检测电路检测到当钻具处于静止时，数字处理电路开始控制信号调理电路开始信号调理并在无线驱动电路中生成双极性信号，双极性信号经采样电阻组反馈至功率控制电路，功率控制电路计算无线驱动电路的功率，并调整无线驱动电路的输出功率，从而实现发射功率与目标功率的匹配，无线驱动电路的产生的信号馈到天线以低频电磁波的方式实时向地面发送，地面接收信号，对其进行数字处理、译码、纠错、恢复并终端显示；本实用新型通过功率控制模块反馈调节无线驱动电路的输出功率，实现了电磁波输出功率的自适应调节，可以根据介质调整发射功率，使得地面接收部分可以获得较好的接收效果，增加了本实用新型地层的适应性的。
附图说明
[0016]
图1为本实用新型实施例的方框图。
[0017]
图2为本实用新型实施例的数字处理电路的电路原理图。
[0018]
图3为本实用新型实施例的动/静态检测电路的电路原理图。
[0019]
图4为本实用新型实施例的功率控制电路的电路原理图。
[0020]
图5为本实用新型实施例的信号调理电路的电路原理图。
[0021]
图6为本实用新型实施例的无线驱动电路的电路原理图。
[0022]
图7为本实用新型实施例的电源电路的电路原理图。
[0023]
图中，sn5407j驱动器d2、第一运算放大器n1a、第二运算放大器n1b、第一电阻r1、
第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第九电容c9、第十电容c10、第十一电容c11、正驱动电路dl1、负驱动电路dl2、采样电阻组rr。
具体实施方式
[0024]
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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例，都属于本实用新型保护的范围。
[0025]
如图1至图7所示，无线地磁导向系统，包括地下发射部分和地面接收部分，地面接收部分采用现有技术中的即可，地下发射部分包括天线，地下发射部分还包括数字处理电路、动/静态检测电路、功率控制电路、信号调理电路、无线驱动电路和用于供电的电源电路，动/静态检测电路、功率控制电路、信号调理电路分别与数字处理电路连接，无线驱动电路分别与功率控制电路和信号调理电路连接；
[0026]
动/静态检测电路用于检测钻具的运动状态，数字处理电路用于对接收的数据进行处理、控制信号调理电路按照设定编码格式进行输出和根据地面接收部分的反馈控制功率控制电路的输出功率，信号调理电路用于调理信号，无线驱动电路用于将调理信号生成双极性信号，功率控制电路根据数字处理电路设定的功率反馈到无线驱动电路并控制无线驱动电路的输出。
[0027]
进一步的，如图2所示，数字处理电路内部采用c8051f020单片机。
[0028]
进一步的，如图3所示，动/静态检测电路包括加速度传感器、两个lm111电压比较器和两个54hc123单稳态触发器，加速度传感器的信号输出端分别连接至lm111电压比较器的引脚3，两个lm111电压比较器均连接至54hc123单稳态触发器的引脚1，两个54hc123 单稳态触发器的引脚13分别连接至c8051f020单片机的引脚51和引脚53。
[0029]
进一步的，如图5所示，信号调理电路包括与c8051f020单片机相连的sn5407j驱动器d2、第一运算放大器n1a、第二运算放大器n1b、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻 r3、第四电阻r4、第九电容c9、第十电容c10、第十一电容c11，sn5407j驱动器d2的引脚2串联第一电阻r1后连接至第一运算放大器n1a的负输入端，sn5407j驱动器d2的引脚4串联第二电阻r2后连接至第一运算放大器n1a的正输入端，第三电阻r3的一端连接第一运算放大器n1a的正输入端，第四电阻r4的一端连接在第一电阻r1和第一运算放大器n1a的正输入端的共同端上，第四电阻r4的领一端连接在第十一电容c11和第一运算放大器n1a的输出端的共同端上，第三电阻r3的另一端接地，第一运算放大器n1a的输出端串联第十一电容c11后连接第二运算放大器n1b的正输入端，第二运算放大器n1b的负输入端与第二运算放大器n1b的输出端连接，第二运算放大器n1b的输出端连接无线驱动电路；第一运算放大器n1a、第二运算放大器n1b采用op77或tl082即可。
[0030]
进一步的，如图6所示，无线驱动电路包括与第二运算放大器n1b的输出端连接的正驱动电路dl1和负驱动电路dl2，正驱动电路dl1和负驱动电路dl2分别连接至电源和功率控制电路，正驱动电路dl1和负驱动电路dl2连接有采样电阻组rr，采样电阻组rr连接至功率控制电路，采样电阻组rr采集正驱动电路dl1和负驱动电路dl2的生成的电流至功率控制电路供功率控制电路计算出目前的功率。
[0031]
进一步的，如图7所示，电源电路内部采用tps76901shkj稳压器。
[0032]
动/静态检测电路检测到当钻具处于静止时，数字处理电路开始控制信号调理电路开始信号调理并在无线驱动电路中生成双极性信号，双极性信号经采样电阻组(rr)反馈至功率控制电路，功率控制电路计算无线驱动电路的生成的双极性信号的功率并与数字处理电路中设定的目标功率比较，功率控制电路调整无线驱动电路的输出功率与目标功率匹配，从而实现了无线驱动电路生成信号功率的反馈调节；本实用新型根据地上接收部分的反馈，即地层介质状况调整目标功率，实现了电磁波输出功率的自适应调节，使得地面接收部分获得较好的接收效果，增加了本实用新型地层的适应性的。
[0033]
尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,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。