專利名稱：能加載偽隨機(jī)編碼的可控信號(hào)發(fā)射儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及油田勘探技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種能加載偽隨機(jī)編碼的可控信號(hào)發(fā) 射儀，主要應(yīng)用于油田勘探開發(fā)中的壓裂、注水、調(diào)剖過程監(jiān)測(cè)，能夠在施工過程中根據(jù)需 要向地層加載偽隨機(jī)編碼的大功率可控電場(chǎng)信號(hào)。
背景技術(shù)：
油氣開采生產(chǎn)井壓裂作業(yè)后基本上都需要裂縫方位監(jiān)測(cè)，深層氣井也需要進(jìn)行壓 裂裂縫監(jiān)測(cè)。目前，應(yīng)用于油田勘探開發(fā)的電法接收儀在地面測(cè)試人工電位場(chǎng)時(shí)，由于強(qiáng)干 擾背景，致使其不能提取微弱電信號(hào)，而實(shí)際應(yīng)用中要達(dá)到清晰分辨深層低阻異常體的目 的，必須使儀器達(dá)到微伏級(jí)的測(cè)量精度，現(xiàn)有發(fā)射儀器采用頻域或者時(shí)域信號(hào)發(fā)射，在采集 過程中無法排除干擾信號(hào)的影響，因此需要可排除干擾背景的、可加載偽隨機(jī)編碼的大功 率可控信號(hào)發(fā)射儀，配合電法信號(hào)接收儀(已經(jīng)另行申請(qǐng)專利)共同使用。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種能加載偽隨機(jī)編碼的可控信號(hào)發(fā)射儀，在油田勘探 開發(fā)中當(dāng)井內(nèi)深層發(fā)射，在地面測(cè)試人工電場(chǎng)時(shí)，能夠排除干擾背景，使得地面接收設(shè)備可 達(dá)到清晰分辨深層低阻異常體的目的。實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)方案是1、一種能加載偽隨機(jī)編碼的可控信號(hào)發(fā)射儀，用于油田勘探，至少包括輸出電路，輸出信號(hào)控制電路，頻率信號(hào)產(chǎn)生電路和/或時(shí)域信號(hào)產(chǎn)生電路，以及 發(fā)射極；其中所述輸出信號(hào)控制電路與所述輸出電路、所述頻率信號(hào)產(chǎn)生電路和/或時(shí)域 信號(hào)產(chǎn)生電路連接，接收所述頻率信號(hào)產(chǎn)生電路和/或時(shí)域信號(hào)產(chǎn)生電路生成的頻率信號(hào) 和/或時(shí)域信號(hào)，并將該頻率信號(hào)和/或時(shí)域信號(hào)加到所述輸出電路的控制信號(hào)中，形成控 制信號(hào)經(jīng)所述發(fā)射極發(fā)射給被測(cè)目標(biāo)；其中所述可控信號(hào)發(fā)射儀還包括中央控制器以及偽隨機(jī)編碼發(fā)生單元，與所述輸 出信號(hào)控制電路相連接，所述偽隨機(jī)編碼發(fā)生單元產(chǎn)生偽隨機(jī)編碼并傳輸至所述中央控制 器，由所述中央控制器處理并傳輸至所述輸出信號(hào)控制電路，所述輸出信號(hào)控制電路將所 述處理后的偽隨機(jī)編碼加到所述輸出電路的控制信號(hào)中，形成偽隨機(jī)編碼控制信號(hào)發(fā)送至 所述發(fā)射極。2、所述可控信號(hào)發(fā)射儀還包括一個(gè)外同步接口，與所述輸出信號(hào)控制電路相連 接，接收所述中央控制器處理后的偽隨機(jī)編碼并傳輸至所述輸出信號(hào)控制電路。3、所述偽隨機(jī)編碼控制信號(hào)是一種方波直流電源信號(hào)。4、所述偽隨機(jī)編碼發(fā)生單元包括計(jì)算機(jī)和電平轉(zhuǎn)換電路，所述中央控制器包括單 片機(jī)和通訊電路；其中所述計(jì)算機(jī)發(fā)出的所述偽隨機(jī)編碼由所述電平轉(zhuǎn)換電路傳輸至所述單片機(jī)，由所述單片機(jī)處理轉(zhuǎn)化為電壓變化信號(hào)，再由所述通訊電路通過所述外同步接口發(fā)送至所 述輸出信號(hào)控制電路。5、所述單片機(jī)型號(hào)為C8051F236，所述單片機(jī)轉(zhuǎn)化生成的電壓變化信號(hào)為士5V電 壓變化信號(hào)；所述通訊電路采用MAX485電路，所述電平轉(zhuǎn)換電路采用MAX232電路。6、所述偽隨機(jī)編碼發(fā)生單元產(chǎn)生的偽隨機(jī)編碼為15位。7、所述MAX232電路和所述MAX485電路通過串行口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)和通信。8、所述輸出信號(hào)控制電路包括IGBT驅(qū)動(dòng)電路和信號(hào)輸出電路。本實(shí)用新型具有積極的效果本實(shí)用新型的能加載偽隨機(jī)編碼的可控信號(hào)發(fā)射儀可發(fā)射三種信號(hào)偽隨機(jī)編碼 控制信號(hào)、時(shí)域信號(hào)或者頻域信號(hào)，使用非常靈活，能為電法勘探尋找地下深部地質(zhì)構(gòu)造、 了解地質(zhì)結(jié)構(gòu)提供大功率可控信號(hào)源，尤其是本實(shí)用新型特有的偽隨機(jī)編碼的大功率可控 電場(chǎng)信號(hào)向地層加載后，可在接收儀端只接收這種偽隨機(jī)信號(hào)，從而避免其他信號(hào)的干擾， 達(dá)到清晰分辨深層低阻異常體的目的，解決了油田壓裂井裂縫方位監(jiān)測(cè)、注水井水驅(qū)范圍 監(jiān)測(cè)、調(diào)剖井調(diào)剖效果評(píng)價(jià)以及蒸汽驅(qū)井汽驅(qū)范圍等問題。

圖1是本實(shí)用新型能加載偽隨機(jī)編碼的可控信號(hào)發(fā)射儀的電路功能方塊圖；圖2是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的中央控制器的功能框圖；圖3是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的中央控制器詳細(xì)電路圖；圖4是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的外同步接口詳細(xì)電路圖；圖5A是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的IGBT驅(qū)動(dòng)電路的詳細(xì)電路圖；圖5B是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的信號(hào)輸出電路的詳細(xì)電路圖；圖6是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的時(shí)域信號(hào)電路的詳細(xì)電路圖；圖7是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的頻域信號(hào)電路的詳細(xì)電路圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖并以具體實(shí)施方式
為例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。但是，本領(lǐng)域 技術(shù)人員應(yīng)該知曉的是，本實(shí)用新型不限于所列出的具體實(shí)施方式
，只要符合本實(shí)用新型 的精神，都應(yīng)該包括于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。本實(shí)用新型的原理為除了能向被測(cè)目標(biāo)發(fā)射常規(guī)的時(shí)域和/頻域信號(hào)外，還能 夠發(fā)射偽隨機(jī)編碼控制信號(hào)，三種不同方式的控制信號(hào)通過信號(hào)輸出控制單元控制高壓發(fā) 射電源，使發(fā)射電源信號(hào)成為與它們一致的高壓時(shí)域和/或頻域信號(hào)、或偽隨機(jī)編碼控制 信號(hào)，這種高壓信號(hào)能夠在施工過程中根據(jù)需要向地層加載。本實(shí)用新型特有的偽隨機(jī)編 碼的大功率可控電場(chǎng)信號(hào)向地層加載后，可在接收儀端只接收這種偽隨機(jī)信號(hào)，從而避免 其他信號(hào)的干擾，達(dá)到清晰分辨深層低阻異常體的目的。因此本實(shí)用新型的創(chuàng)新在于利用 外同步接口引入與接收端一致的偽隨機(jī)信號(hào)來控制發(fā)射電源信號(hào)，使發(fā)射信號(hào)與接收信號(hào) 一致，排除了隨機(jī)信號(hào)的干擾，同時(shí)又保留了原有技術(shù)上所用的時(shí)域和頻域信號(hào)方式。請(qǐng)參考圖1，為本實(shí)用新型的能加載偽隨機(jī)編碼的可控信號(hào)發(fā)射儀的功能原理框 圖；如圖1所示，首先由工作電源100向整流濾波電路200提供電源信號(hào)，在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，工作電源為220v、50Hz的交流電，經(jīng)過整流濾波電路200的處理生成直流電 源信號(hào)，然后傳輸至電壓調(diào)節(jié)電路300，電壓調(diào)節(jié)電路300的作用是移相，最后產(chǎn)生線性直 流電源信號(hào)給輸出電路400，經(jīng)過輸出電路400的處理，形成特定的偽隨機(jī)編碼控制信號(hào)給 發(fā)射機(jī)500，該偽隨機(jī)編碼控制信號(hào)是一種方波直流電源信號(hào)，最后由發(fā)射機(jī)500發(fā)射給被 測(cè)目標(biāo)。在傳統(tǒng)的可控信號(hào)發(fā)射儀中，一般在輸出電路400上連接有輸出信號(hào)控制電路 600，用于接收頻率信號(hào)產(chǎn)生電路603和/或時(shí)域信號(hào)產(chǎn)生電路604傳輸來的頻率信號(hào)和/ 或時(shí)域信號(hào)，然后把該頻率信號(hào)和/或時(shí)域信號(hào)加到輸出電路400的控制信號(hào)中，形成一種 與該頻率信號(hào)和/或時(shí)域信號(hào)一致的高壓時(shí)域控制信號(hào)和/或高壓頻域控制信號(hào)并傳輸給 發(fā)射極500，在施工過程中根據(jù)實(shí)際需要，由發(fā)射極500將這種高壓時(shí)域控制信號(hào)和/或高 壓頻域信號(hào)向地層加載。上述過程中的各電路單元均為本領(lǐng)域技術(shù)人員周知，如圖6是本 實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的時(shí)域信號(hào)電路的詳細(xì)電路圖；圖7是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的頻域 信號(hào)電路的詳細(xì)電路圖，不再贅述。如圖5A和圖5B所示，在本實(shí)用新型中，輸出信號(hào)控制電路600包括IGBT驅(qū)動(dòng)電 路和信號(hào)輸出電路兩部分，其中圖5A是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的IGBT驅(qū)動(dòng)電路的詳細(xì)電 路圖；輸出級(jí)采用IGBT大功率場(chǎng)效應(yīng)器件，輸出電流的控制采用恒流和恒壓控制模塊，完 成對(duì)輸出電流的跟蹤調(diào)節(jié)。時(shí)域與頻域信號(hào)的產(chǎn)生，采用集成電路精密振蕩器和精密分頻 器，頻率精度可以達(dá)到1/106。使系統(tǒng)輸出頻率、時(shí)間的精度及穩(wěn)定性大大提高。對(duì)輸出電 流的高次及低次諧波，采用電感和電容組成η型濾波器，以滿足濾波效果。圖5Β是本實(shí)用 新型一個(gè)實(shí)施例的信號(hào)輸出電路的詳細(xì)電路圖；利用這兩部分電路可實(shí)現(xiàn)小功率控制大功 率，使電壓調(diào)節(jié)電路300輸出的高壓直流電加載偽隨機(jī)編碼后，由發(fā)射極500將這種加載了 隨機(jī)編碼信號(hào)的控制信號(hào)發(fā)射給地下被測(cè)地質(zhì)體。本實(shí)用新型能加載偽隨機(jī)編碼的可控信號(hào)發(fā)射儀，除了頻率信號(hào)產(chǎn)生電路603和 /或時(shí)域信號(hào)產(chǎn)生電路604以外，在輸出信號(hào)控制電路600上還連接有一個(gè)中央控制器700 以及偽隨機(jī)編碼發(fā)生單元710，偽隨機(jī)編碼發(fā)生單元710的功能是根據(jù)測(cè)量精度的要求產(chǎn) 生不同的偽隨機(jī)編碼并傳輸至中央控制器700，偽隨機(jī)編碼位數(shù)越長，測(cè)量精度越高。而中 央控制器700的功能是對(duì)偽隨機(jī)編碼進(jìn)行電路變換，轉(zhuǎn)化為士5V電壓變化的信號(hào)，并傳輸 給輸出信號(hào)控制電路600。在一個(gè)實(shí)施例中，如圖2所示，中央控制器700采用了單片機(jī) C8051F236，偽隨機(jī)編碼發(fā)生單元710由計(jì)算機(jī)擔(dān)任，發(fā)生了一個(gè)15位的偽隨機(jī)編碼序列 {Α15} = 1000100110101111000100110101111…，該偽隨機(jī)編碼經(jīng)過ΜΑΧ232電平轉(zhuǎn)換電路 705和中央控制器700后，處理轉(zhuǎn)化為士 5V電壓變化的信號(hào)，然后通過通訊電路傳輸?shù)捷敵?信號(hào)控制電路600。再經(jīng)過輸出電路400的處理，形成特定的偽隨機(jī)編碼控制信號(hào)給發(fā)射 機(jī)500，該偽隨機(jī)編碼控制信號(hào)是一種方波直流電源信號(hào)，最后由發(fā)射機(jī)500發(fā)射給被測(cè)目 標(biāo)。在上述圖2所示的本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，中央控制器700包括了一個(gè) ΜΑΧ485通訊電路，負(fù)責(zé)發(fā)送單片機(jī)C8051F236生成的士5V電壓變化的信號(hào)。ΜΑΧ485通訊 電路通過本實(shí)用新型的可控信號(hào)發(fā)射儀上的同步接口 720將信號(hào)送入。圖4是本實(shí)用新型 一個(gè)實(shí)施例的外同步接口 720的詳細(xì)電路圖。在一個(gè)具體實(shí)施例中，ΜΑΧ485通訊電路采用ΜΑΧ485接口芯片，它是Maxim公司的一種RS — 485芯片，其采用單一電源+5V工作，額定電流為300 μ A，采用半雙工通訊方式， 它完成將TTL電平轉(zhuǎn)換為RS-485電平的功能，ΜΑΧ485芯片的結(jié)構(gòu)和引腳都非常簡單，內(nèi)部 含有一個(gè)驅(qū)動(dòng)器和接收器，RO和DI端分別為接收器的輸出和驅(qū)動(dòng)器的輸入端，與單片機(jī)連 接時(shí)只需分別與單片機(jī)的RXD和TXD相連即可；/RE和DE端分別為接收和發(fā)送的使能端， 當(dāng)/RE為邏輯0時(shí)，器件處于接收狀態(tài)；當(dāng)DE為邏輯1時(shí)，器件處于發(fā)送狀態(tài)，因?yàn)棣ˇ?85 工作在半雙工狀態(tài)，所以只需用單片機(jī)的一個(gè)管腳控制這兩個(gè)引腳即可；A端和B端分別為 接收和發(fā)送的差分信號(hào)端，當(dāng)A引腳的電平高于B時(shí)，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為1 ；當(dāng)A的電平低 于B端時(shí)，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為0。在與單片機(jī)連接時(shí)接線非常簡單。只需要一個(gè)信號(hào)控制 ΜΑΧ485的接收和發(fā)送即可。同時(shí)將A和B端之間加匹配電阻，一般可選100Ω的電阻。在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，采用串行口取電，可以驅(qū)動(dòng)ΜΑΧ232與ΜΑΧ485實(shí)現(xiàn) 通信。沒加負(fù)載時(shí)電壓為5. 16V，加負(fù)載后降到3V左右。本實(shí)施例的ΜΑΧ485通訊電路發(fā)送的信號(hào)就是偽隨機(jī)編碼控制信號(hào)，用它來控制 發(fā)射機(jī)發(fā)送此類信號(hào)，控制發(fā)射機(jī)時(shí)由外同步接口 720接入；同時(shí)用它控制接收機(jī)只接收 此類信號(hào)，因而就可以排除外界干擾信號(hào)，提高儀器精度。本實(shí)用新型的能加載偽隨機(jī)編碼的可控信號(hào)發(fā)射儀，除了能向被測(cè)目標(biāo)發(fā)射常規(guī) 的時(shí)域和/頻域信號(hào)外，還能夠發(fā)射偽隨機(jī)編碼控制信號(hào)，使用靈活，能為電法勘探尋找地 下深部地質(zhì)構(gòu)造、了解地質(zhì)結(jié)構(gòu)提供大功率可控信號(hào)源，可使接收儀接收到的電信號(hào)能清 晰分辨深層低阻異常體，解決了油田壓裂井裂縫方位監(jiān)測(cè)、注水井水驅(qū)范圍監(jiān)測(cè)、調(diào)剖井調(diào) 剖效果評(píng)價(jià)以及蒸汽驅(qū)井汽驅(qū)范圍等問題。應(yīng)該注意的是上述實(shí)施例是示例而非限制本實(shí)用新型，本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠設(shè) 計(jì)很多替代實(shí)施例而不脫離本實(shí)用新型的范圍。
權(quán)利要求一種能加載偽隨機(jī)編碼的可控信號(hào)發(fā)射儀，用于油田勘探，至少包括輸出電路，輸出信號(hào)控制電路，頻率信號(hào)產(chǎn)生電路和/或時(shí)域信號(hào)產(chǎn)生電路，以及發(fā)射極；其中所述輸出信號(hào)控制電路與所述輸出電路、所述頻率信號(hào)產(chǎn)生電路和/或時(shí)域信號(hào)產(chǎn)生電路連接，接收所述頻率信號(hào)產(chǎn)生電路和/或時(shí)域信號(hào)產(chǎn)生電路生成的頻率信號(hào)和/或時(shí)域信號(hào)，并將該頻率信號(hào)和/或時(shí)域信號(hào)加到所述輸出電路的控制信號(hào)中，形成控制信號(hào)經(jīng)所述發(fā)射極發(fā)射給被測(cè)目標(biāo)；其特征是所述可控信號(hào)發(fā)射儀還包括中央控制器以及偽隨機(jī)編碼發(fā)生單元，與所述輸出信號(hào)控制電路相連接，所述偽隨機(jī)編碼發(fā)生單元產(chǎn)生偽隨機(jī)編碼并傳輸至所述中央控制器，由所述中央控制器處理并傳輸至所述輸出信號(hào)控制電路，所述輸出信號(hào)控制電路將所述處理后的偽隨機(jī)編碼加到所述輸出電路的控制信號(hào)中，形成偽隨機(jī)編碼控制信號(hào)發(fā)送至所述發(fā)射極。
2.如權(quán)利要求1所述的能加載偽隨機(jī)編碼的可控信號(hào)發(fā)射儀，其特征是所述可控信 號(hào)發(fā)射儀還包括一個(gè)外同步接口，與所述輸出信號(hào)控制電路相連接，接收所述中央控制器 處理后的偽隨機(jī)編碼并傳輸至所述輸出信號(hào)控制電路。
3.如權(quán)利要求1或2所述的能加載偽隨機(jī)編碼的可控信號(hào)發(fā)射儀，其特征是所述偽 隨機(jī)編碼控制信號(hào)是一種方波直流電源信號(hào)。
4.如權(quán)利要求1或3所述的能加載偽隨機(jī)編碼的可控信號(hào)發(fā)射儀，其特征是所述偽 隨機(jī)編碼發(fā)生單元包括計(jì)算機(jī)和電平轉(zhuǎn)換電路，所述中央控制器包括單片機(jī)和通訊電路；其中所述計(jì)算機(jī)發(fā)出的所述偽隨機(jī)編碼由所述電平轉(zhuǎn)換電路傳輸至所述單片機(jī)，由所 述單片機(jī)處理轉(zhuǎn)化為電壓變化信號(hào)，再由所述通訊電路通過所述外同步接口發(fā)送至所述輸 出信號(hào)控制電路。
5.如權(quán)利要求4所述的能加載偽隨機(jī)編碼的可控信號(hào)發(fā)射儀，其特征是所述單片機(jī) 型號(hào)為C8051F236，所述單片機(jī)轉(zhuǎn)化生成的電壓變化信號(hào)為士5V電壓變化信號(hào)；所述通訊 電路采用MAX485電路，所述電平轉(zhuǎn)換電路采用MAX232電路。
6.如權(quán)利要求5所述的能加載偽隨機(jī)編碼的可控信號(hào)發(fā)射儀，其特征是所述偽隨機(jī) 編碼發(fā)生單元產(chǎn)生的偽隨機(jī)編碼為15位。
7.如權(quán)利要求5或6所述的能加載偽隨機(jī)編碼的可控信號(hào)發(fā)射儀，其特征是所述 MAX232電路和所述MAX485電路通過串行口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)和通信。
8.如權(quán)利要求1所述的能加載偽隨機(jī)編碼的可控信號(hào)發(fā)射儀，其特征是所述輸出信 號(hào)控制電路包括IGBT驅(qū)動(dòng)電路和信號(hào)輸出電路。
專利摘要能加載偽隨機(jī)編碼的可控信號(hào)發(fā)射儀，用于油田勘探，包括輸出電路，輸出信號(hào)控制電路，頻率和/或時(shí)域信號(hào)產(chǎn)生電路，以及發(fā)射極；其中偽隨機(jī)編碼發(fā)生單元產(chǎn)生偽隨機(jī)編碼并傳輸至中央控制器，由中央控制器處理并傳輸至輸出信號(hào)控制電路，輸出信號(hào)控制電路將處理后的偽隨機(jī)編碼加到輸出電路的控制信號(hào)中，形成偽隨機(jī)編碼控制信號(hào)發(fā)送至發(fā)射極。輸出信號(hào)控制電路還可接收頻率和/或時(shí)域信號(hào)產(chǎn)生電路生成的頻率和/或時(shí)域信號(hào)并加到輸出電路的控制信號(hào)中；因此本發(fā)射儀可發(fā)射三種信號(hào)，使用非常靈活，本實(shí)用新型特有的偽隨機(jī)編碼控制信號(hào)向地層加載后，可在接收儀端只接收這種偽隨機(jī)信號(hào)，從而避免其他信號(hào)的干擾，達(dá)到清晰分辨深層低阻異常體的目的。
文檔編號(hào)G08C19/00GK201714377SQ201020157269
公開日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2010年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月12日
發(fā)明者劉延平, 楊峰, 王小劍, 王愛國, 竇慶泳 申請(qǐng)人:大港油田集團(tuán)有限責(zé)任公司