一种随钻测井电磁波数据采集方法及装置与流程

本发明涉及随钻测井技术领域，具体地说，是涉及一种随钻测井电磁波数据采集方法及装置。

背景技术：

随钻测井技术是一种在实时钻井过程中识别地层信息和边界距离信息，且为评价油气层和优化钻井轨迹提供服务的技术。近年来，随钻测井技术得到迅速发展，不仅原有的一些测量方法得以改进，还出现了许多新的随钻测井方法。其中，钻头电阻率仪器(rab)提供方位伽马和实时电阻率图像；其次是多探测深度的定量成像测井，如rab产生的电阻率图像、vision系统测量的密度成像图。

目前，国际三大石油技术服务公司紧盯测井领域的随钻测井这一发展方向研制随钻测井仪器。这类仪器能够提供中子孔隙度、岩性密度、多个探测深度的电阻率、伽马、钻井方位、井斜和工具面等参数，基本能满足地层评价、地质导向和钻井工程应用的需要。根据用户的需要，这些仪器分别有各种不同的组合形式和规格，其中一种常用的组合是mwd+伽马+电阻率，这种组合方式通常提供地质导向服务，并结合邻近地层的孔隙度资料还可用于地层评价。

基于mwd+伽马+电阻率组合的随钻测井技术中的一项核心技术，便是通过计算电磁波信号的相位差和幅度比信息来获取地层的电阻率，由于电磁波信号的频率较高，一般是400khz和2mhz，对高频信号直接采样，会占用很高的硬件资源，由此，对ad采样速率和flash存储都是很大的挑战。

现有技术中，通常利用混频器对从地层反馈回来的高频电磁波信号进行降频处理，然后利用电子处理器设备对每个计算周期进行多点采样，以利用同一计算周期内的多个采样点数据计算电磁波信号的相位差和幅度比信息，从而获取地层的电阻率信息。但在进行多点采样时，由于处理器内部器件(例如晶振)自身的误差，使得分频后的采样频率与理论值具有一定的差距，进一步使得地层反馈的电磁波信号的实际相位与采样后的信号相位产生偏差，从而影响后续电磁波相位差和幅度比计算的准确性。

因此，现有技术急需一种能够在对电磁波信号的相位差和幅度比进行计算前，将电磁波采集数据进行相位偏差补偿处理的方法，来消除因处理器内部器件误差导致的采样数据与实际反馈信号的所产生的相位偏差。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种随钻测井电磁波数据采集方法，包括：实时接收电磁波反馈信号并对该信号进行降频处理，得到含有反馈信号相位和幅度信息的待处理信号；设置用于生成第一采样时间间隔的第一定时器，利用所述第一采样时间间隔，对所述待处理信号进行连续采样，所述待处理信号的周期为所述第一采样时间间隔的k倍；根据所述待处理信号对应的计算周期内的k个采样点数据，实时计算所述反馈信号的相位差和幅度比信息，其中，记录连续采样预设第一数量个采样点对应的实际时间，将所述实际时间与第一时间进行对比，基于此，诊断是否需要对所述第一定时器的值进行调整，以对因处理器自身误差使得对所述反馈信号采样后产生的相位偏移进行补偿，所述第一时间为所述第一数量和所述第一采样时间间隔的乘积。

优选地，所述方法还包括：设置用于生成发射天线切换时间间隔的第二定时器，按照所述发射天线切换时间间隔，切换不同类型的电磁波信号以向随钻过程中钻头到达实时位置处的地层发射，其中，所述发射天线切换时间间隔至少大于200倍的所述第一采样时间间隔。

优选地，当对所述电磁波信号进行切换时，在保持预设的延迟时间后，获取预设第二数量个连续采样点的数据，并将这些数据保存至数据存储器内。

优选地，在将所述实际时间与第一时间进行对比，基于此，诊断是否需要对所述第一定时器的值进行调整步骤中，包括：判断所述实际时间与所述第一时间的差值的绝对值是否超过预设的误差阈值，若超过，则继续判断所述差值是否为正数，若为正数，则将所述第一定时器的值减1；若为负数，则将所述第一定时器的值加1。

优选地，所述延迟时间小于且接近所述发射天线切换时间间隔的一半。

优选地，在记录连续采样第一数量个采样点对应的实际时间步骤中，包括：设置用于监测所述实际时间的第一计时器并控制其启动以开始计时，在当前连续获取到的采样数据的个数达到所述第一数量时，控制所述第一计时器关闭，对是否需要进行偏差补偿进行诊断，待完成补偿调整后，重新启动所述第一计时器。

另一方面，本发明还提出了一种随钻测井电磁波数据采集装置，所述装置利用如上述所述的方法对采集到的电磁波信号进行处理，以将处理后的电磁波信号用于相位差和幅度比计算，所述装置包括：电磁波信号接收电路，其用以实时接收电磁波反馈信号；混频电路，其用以对所述反馈信号进行降频处理，得到含有反馈信号相位和幅度信息的待处理信号；采样电路，其用以利用第一采样时间间隔，对所述待处理信号进行连续采样，所述待处理信号的周期为所述第一采样时间间隔的k倍；中央处理器，其用以设置用于生成所述第一采样时间间隔的第一定时器，以及根据所述待处理信号对应的计算周期内的k个采样点数据，实时计算所述反馈信号的相位差和幅度比信息，其中，记录连续采样预设第一数量个采样点对应的实际时间，将所述实际时间与第一时间进行对比，基于此，诊断是否需要对所述第一定时器的值进行调整，以对因处理器自身误差使得对所述反馈信号采样后产生的相位偏移进行补偿，所述第一时间为所述第一数量和所述第一采样时间间隔的乘积。

优选地，所述装置还包括：电磁波信号发射电路，其用以按照由所述中央处理器内的第二定时器生成的发射天线切换时间间隔，切换不同类型的电磁波信号以向随钻过程中钻头到达实时位置处的地层发射，其中，所述发射天线切换时间间隔至少大于200倍的所述第一采样时间间隔。

优选地，当由所述电磁波信号发射电路对所述电磁波信号进行切换时，其中，所述中央处理器，其还用以在保持预设的延迟时间后，获取预设第二数量个连续采样点的数据，并将这些数据保存至与所述中央处理器连接的数据存储器内。

优选地，所述中央处理器，其进一步用以判断所述实际时间与所述第一时间的差值的绝对值是否超过预设的误差阈值，若超过，则继续判断所述差值是否为正数，若为正数，则将所述第一定时器的值减1；若为负数，则将所述第一定时器的值加1。

与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：

本发明公开了一种随钻测井电磁波数据采集方法及装置。该方法及装置解决了由于因中央处理器自身产生的系统时钟误差使得ad采样时间间隔产生误差，导致的后期电磁波相位差和幅度比计算不准的问题。本发明通过设置了可随时进行调整的第一定时器以及第二定时器，并利用第一计时器来实时监测ad采样时间间隔的累计误差，以在累计误差达到阈值后及时通过第一定时器来进行时钟(相位)偏差补偿。这样，采样点的相位位置相对于混频前的电磁波反馈信号来说始终保持在同一个相位位置上，从而准确记录下了电磁波信号的幅度和相位信息，使得随钻测井仪器在长时间工作过程中获取的地层数据仍然可靠有效。也就是说，本发明使得随钻测井仪器在长时间工作过程中也能够保持相当的电磁波相位差和幅度比的计算精度，从而在钻井过程中提供实时可靠的电阻率数据，对于实施高精度钻井具有重要意义。

本发明的其他优点、目标，和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书，权利要求书，以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本申请实施例的随钻测井电磁波数据采集方法的步骤图。

图2为本申请实施例的随钻测井电磁波数据采集方法的原理图。

图3为本申请实施例的随钻测井电磁波数据采集方法的实现流程图。

图4为本申请实施例的随钻测井电磁波数据采集装置的结构示意图。

图5为本申请实施例的随钻测井电磁波数据采集装置的实现电路图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

随钻测井技术是一种在实时钻井过程中识别地层信息和边界距离信息，且为评价油气层和优化钻井轨迹提供服务的技术。近年来，随钻测井技术得到迅速发展，不仅原有的一些测量方法得以改进，还出现了许多新的随钻测井方法。其中，钻头电阻率仪器(rab)提供方位伽马和实时电阻率图像；其次是多探测深度的定量成像测井，如rab产生的电阻率图像、vision系统测量的密度成像图。

目前，基于mwd+伽马+电阻率组合的随钻测井技术中的一项核心技术，便是通过计算电磁波信号的相位差和幅度比信息来获取地层的电阻率，由于电磁波信号的频率较高，一般是400khz和2mhz，对高频信号直接采样，会占用很高的硬件资源，由此，对ad采样速率和flash存储都是很大的挑战。

现有技术中，通常利用混频器对从地层反馈回来的高频电磁波信号进行降频处理，然后利用电子处理器设备对每个计算周期进行多点采样，以利用同一计算周期内的多个采样点数据计算电磁波信号的相位差和幅度比信息，从而获取地层的电阻率信息。但在进行多点采样时，由于处理器内部器件(例如晶振)自身的误差，使得分频后的采样频率与理论值具有一定的差距，进一步使得地层反馈的电磁波信号的实际相位与采样后的信号相位产生偏差，从而影响后续电磁波相位差和幅度比计算的准确性。

因此，现有技术急需一种能够在对电磁波信号的相位差和幅度比进行计算前，将电磁波采集数据进行相位偏差补偿处理的方法，来消除因处理器内部器件误差导致的采样数据与实际反馈信号的所产生的相位偏差。

为了解决上述技术问题，本发明将中央处理器中设置了用于产生第一采样时间时钟的第一定时器，并利用第一控制器对经过降频处理的电磁波反馈信号的连续采样过程的时间进行实时监测，在监测到的实时误差超过预设误差阈值时，对第一定时器内的时钟计数值进行调整，以在经过调整后，利用第一采样时间间隔继续对后续经过降频处理的电磁波反馈信号进行连续采样，从而对因处理器自身误差使得电磁波反馈信号采样后产生的相位偏移进行补偿。

另外，本发明为了得到更为稳定和准确的采样点数据，需要在当前电磁波信号发射器开始向随钻过程中钻头到达实时位置处的地层发射电磁波时，无需对获取到的采样点数据进行保存，待达到预设的延迟时间后，获取一定数量的采样点数据，以保证获得更为稳定的采样数据，从而有利于得到更为精确的电磁波信号相位差和幅度比信息的计算结果。

图4为本申请实施例的随钻测井电磁波数据采集装置的结构示意图。如图4所示，本发明所述的装置包括：电磁波信号接收电路100、混频电路200、采样电路300、中央处理器400、电磁波信号发射电路500和波形发生器600。其中，电磁波信号接收电路100用以实时接收电磁波反馈信号。混频电路200用以将固有原始频率的第一信号和电磁波反馈信号进行混合后进行降频处理，得到含有反馈信号相位和幅度信息的待处理信号。采样电路300用以利用第一采样时间间隔，对待处理信号进行连续采样。其中，待处理信号的时间周期为第一采样时间间隔的k倍(k为正整数，优选地，k＝4)。中央处理器400设置有第一定时器t2和第二定时器t1。第一定时器t2用于利用第一分频数，生成表征第一采样时间间隔的时钟信号。第二定时器t1用于利用第二分频数，生成表征发射天线切换时间间隔的时钟信号。中央处理器400用以根据上述待处理信号对应的计算周期(待处理信号的时间周期)内的k个采样点，获得每个采样点对应的电磁波反射信号的相位和幅度数据，基于此，实时计算电磁波反馈信号在每个计算周期对应的相位差和幅度比信息。电磁波信号发射电路500用以按照上述第二定时器t1生成的发射天线切换时间间隔，切换不同发射频率的电磁波(发射)信号，以向随钻过程中钻头到达实时位置处的地层发射相应频率的电磁波(发射)信号。其中，发射天线切换时间间隔至少大于200倍的上述第一采样时间间隔。波形发生器600用以在中央处理器400的控制下产生上述固有原始频率的第一信号并发送至混频电路200。

图5为本申请实施例的随钻测井电磁波数据采集装置的实现电路图。下面结合图4和图5对本发明所述的装置进行详细说明。首先，本发明所述的采集装置包括多路信号接收通路，每路信号接收通路均与中央处理器(u1)400连接，用于将实时接收到的高频电磁波反馈信号经过降频、采样等一系列处理后，得到相应的采样点数据，并将该数据传输至中央处理器400，以进行后续的相位差和幅度比信息计算处理。在本发明实施例中每路信号接收通路的结构都相同，包括依次连接的接收天线、第一预处理电路、混频器、第二预处理电路和ad转换器。需要说明的是，本发明对信号接收通路所配置的数量不作具体限定，本领域技术人员可根据实际需求进行设置。优选地，参考图5信号接收通路所配置的数量为两路。下面以其中一路信号接收通路的具体结构进行说明。

进一步，电磁波信号接收电路100包括接收天线r1、r2和信号预处理电路。其中，接收天线r1、r2用于实时接收随钻测井过程中表征地层电阻率的高频电磁波反馈信号。第一预处理电路用于将接收到的高频电磁波反馈信号进行包括rc滤波、信号放大在内的预处理，得到可输入至混频电路200的高频电磁波反馈信号。

混频电路200包括混频器u6。其中，混频器u6与第一预处理电路连接，用于将从第一预处理电路接收到的高频电磁波反馈信号和第一信号进行降频处理，输出2khz的待处理信号。

采样电路300包括第二预处理电路和ad转换器u12、u13。其中，第二预处理电路与上述混频器u6的输出端对应连接，用于将2khz的待处理信号通过rc滤波器、信号放大器u8、u9和信号调理器u11、u10分别对应的进行滤波、放大和调理处理，把2khz待处理信号调整为ad转换器适合采样的范围内的待处理信号。ad转换器u12、u13用于在第一采样时间间隔的控制下，对从信号调理器u11、u10输入进来的(经过调理的)待处理信号进行连续采样，采样间隔时间(第一采样时间间隔)受第一定时器t2控制。

电磁波信号发射电路500包括6根发射天线(tr1、tr2、tr3、tr4、tr5、tr6)、以及分别与6根天线对应连接的多路选择器u14。其中，每条发射天线分别对应有相应的发射目标。具体地，6根发射天线分别为：可发射具有第一发射频率的近天线(tr1)、可发射具有第二发射频率的近天线(tr2)、可发射具有第一发射频率的中天线(tr2)、可发射具有第二发射频率的中天线(tr4)、可发射具有第一发射频率的远天线(tr5)、可发射具有第二发射频率的远天线(tr6)。多路选择器u14也具有6个选择通道，分别与6根发射天线对应连接。多路选择器u14用于在发射天线切换时间间隔的控制下选择相应的通道，以利用相应通道的发射天线，向随钻过程中钻头到达实时位置处的地层发射满足当前发射目标的电磁波发射信号。此时，第二定时器t1用于按照自身生成的发射天线切换时间间隔来控制多路选择器u14对不同发射天线的通道进行切换，从而使得每个相邻的发射天线切换时间周期可发射不同频率和不同源距的电磁波发射信号。优选地，电磁波发射信号的第一频率为2mhz；电磁波发射信号的第二频率为500kmhz。需要说明的是，参考图5，在实际应用过程中，电磁波发射信号在经过钻井液、地层后，被接收天线所接收到，从而获得电磁波反馈信号，但电磁波反馈信号的频率是与电磁波发射信号的频率相一致的。

例如：每隔一个固定的发射天线切换时间间隔2t，依次把tr1所在的通道切换到tr2所在的通道，tr2所在的通道切换到tr3所在的通道，tr3所在的通道切换到tr4所在的通道，tr4所在的通道切换到tr5所在的通道，tr5所在的通道切换到tr6所在的通道，tr6所在的通道切换到tr1所在的通道，依次重复循环；或者反向循环。

进一步，波形发生器600用于在中央处理器400的控制下产生可作为混频器u6固有频率的第一信号，并将该信号输出至上述混频电路200内的混频器u6。其中，第一信号的频率与上述电磁波发射信号的频率相对应。优选地，在电磁波发射信号的频率为2mhz时，第一信号的频率为2.002mhz；在电磁波发射信号的频率为500khz时，第一信号的频率为502khz。

如图5所示，中央处理器u1选择天线tr1(或者tr2/tr3/tr4/tr5/tr6)发射高频电磁波信号，并通过多路选择器u14选择对应的发射频率2mhz(或者500khz)；电磁波发射信号经过钻井液、地层后被接收天线r1和r2接收到；r1接收到的2mhz信号经过滤波和放大电路u2和u3后，被送入混频电路u6的第一路输入端；r2接收到的2mhz信号经过滤波和放大电路u4和u5后，被送入混频电路u6的第二路输入端。波形发生器u7产生一个2.002mhz第一信号，并把该信号分别送入混频电路u6的两路输入端。混频器u6输出两路2khz信号，第一路信号接收通路将2khz的待处理信号经过放大电路u9和信号调理电路u10后，送入ad转换器u12进行采样；第二路信号接收通路将2khz的待处理信号经过放大电路u8和信号调理电路u11后，送入ad转换器u13进行采样。中央处理器u1通过管脚rg1、rg2、rg3控制波形发生器u7输出表示第一信号的波形，第一信号的频率为2.002mhz(或502khz)，通过管脚rd2、rd3、rd4控制ad转换器u13的采样间隔时间并进行数据读取，通过管脚rd5、rd6、rd7控制ad转换器u12的采样间隔时间并进行数据读取。

本发明实施例所述的随钻测井电磁波数据采集装置为下述随钻测井电磁波数据采集方法提供了相应的应用环境，在对该采集装置进行说明后，接下来，基于该装置，对本发明实施例所述的随钻测井电磁波数据采集方法(以下简称“采集方法”)进行说明。图1为本申请实施例的随钻测井电磁波数据采集方法的步骤图。图2为本申请实施例的随钻测井电磁波数据采集方法的原理图。下面结合图1和图2，对本发明所述的采集方法进行说明。

首先，步骤s110电磁波信号接收电路100实时接收高频电磁波反馈信号，并利用混频电路对当前接收到的高频电磁波反馈信号进行降频处理，得到含有反馈信号相位和幅度信息的待处理信号，而后进入到步骤s120中。通常，高频电磁波反馈信号的频率为2mhz或500kmhz，降频处理后混频电路输出的待处理信号的频率为2khz。

步骤s120中央处理器400设置用于生成第一采样时间间隔的第一定时器t2，利用第一采样时间间隔对采样电路200内的ad转换器u12、u13进行控制，以由ad转换器对(2khz的)待处理信号(按照第一采样时间间隔)进行连续采样，从而进入到步骤s130中。其中，待处理信号的时间周期为第一采样时间间隔的k倍(k为正整数，优选地，k＝4)。在实际应用过程中，降频处理后的待处理信号的频率所对应的时间周期(可称为降频时间间隔)，通常为中央处理器400在进行关于电磁波信号的相位差和幅度比计算过程的计算周期。第一采样时间间隔为在一个计算周期内，采集一个采样点所对应的时间周期。

需要说明的是，为了提高电磁波信号的相位差和幅度比信息计算结果的精度，常采用一个计算周期内进行多点(k)采样的方式生成最终的计算结果(相位差和幅度比信息)。为此，本发明实施例在进行数据点采样时，将采样时间间隔确定为上述降频时间间隔的1/k倍，从而在一个计算周期内采集k个采样点数据(相位和幅度数据)。在本发明实施例中，优选地，中央处理器400采用四点采样算法(k＝4)来计算电磁波信号的相位差和幅度比信息，从而获取地层的电阻率信息。例如：第一定时器t2利用其生成的第一采样时间间隔控制ad转换器的采样间隔时间dt，使得ad转换器每隔一个dt，就采样一个点，并向中央处理器发送一个采样点数据(该采样点对应的电磁波反射信号的相位和幅度数据)。若降频时间间隔对应的频率为2khz，且k＝4，那么当前第一采样时间间隔为125μs，第一采样时间间隔对应的频率为8khz。

步骤s130中央处理器400根据待处理信号对应的计算周期内的k个采样点数据，利用多点采样算法，实时计算表征地层电阻率信息的电磁波反馈信号在每个计算周期的相位差和幅度比信息。

其中，为了解决上述所述的现有技术中常因中央处理器400内部器件(例如：提供系统时钟的晶振)的误差，而使得实际提供给采样电路的采样时钟与理论上应该获取到的采样时钟具有相位偏差，也就是说，上述第一定时器t2实际提供给ad转换器的第一采样时间间隔dt是接近于125μs，而不是准确的125μs。这样，使得接收天线接收到的电磁波反馈信号与采样后的采样点数据，因此产生相位偏差。这种情况，对于实时性要求非常高的随钻测量技术来说，若不及时纠正这一偏差，经过多个计算周期累计后，会产生更大的累积相位偏差，此时，便会严重影响到最终的相位差和幅度比信息的计算结果的准确性，而无法获得可靠的地层电阻率数据。为此，本发明实施例利用下述步骤s140对这一偏差进行实时性的监测并进行及时纠正。

步骤s140中央处理器400记录连续采样第一数量(n)个采样点对应的实际(监测)时间，将当前实际监测时间与第一时间cnt进行对比，根据对比结果，诊断是否需要对第一定时器t2的值进行调整，以对因处理器自身误差使得电磁波反馈信号采样后产生的相位偏移进行补偿，从而在偏差调整处理后继续按照所述第一采样时间间隔对后续待处理信号进行连续采样。其中，上述第一时间cnt为第一数量n和第一采样时间间隔dt的乘积，指的是理论上对n个采样点进行接收并读取所需要的时间。

需要说明的是，第一数量的设定是非常关键的，若设置过大会使得因累积偏差量对最终电磁波信号相位差和幅度比信息的计算结果的准确性，若设置过小会使得累积偏差过小而难以识别，从而难以判断是否需要针对第一定时器t2进行时钟补偿处理(难以判断出准确的时钟补偿处理的准确时机)。因此，在本发明实施例中，优选地，连续采样第一数量个采样点数据的第一时间至少为5～10个发射天线切换时间间隔所对应的时间，即10t(发射天线切换时间间隔为2t)，t约等于连续采样100个采样点数据的时间。进一步，n为大于等于1000且小于等于2000的整数。

在上述步骤s140执行之前，中央处理器400需要设置用于记录上述第一时间cnt的第一计时器t3并控制第一计时器t3启动。需要说明的是，在第一采样时间间隔dt的精度较高时，n的值可以设置大一点。

进一步，第一定时器t2内设置有第一寄存器pr2，该寄存器pr2随着中央处理器400的系统时钟脉冲的变化而进行计数，在当前计数数值达到第一定时器t2所对应的(第一)分频数时，由第一寄存器pr2控制第一定时器t2产生一个采样脉冲，来采样一个点。这样，第一定时器t2在第一寄存器pr2的控制下产生以第一采样时间为频率的时钟信号，在每隔第一采样时间间隔处产生一个采样脉冲。第一定时器t2的值指的是其内部第一寄存器pr2的系统时钟脉冲的实时计数数值。

进一步，参考图2，在上述步骤s140记录连续采样第一数量个采样点对应的实际时间过程中，进一步由中央处理器400设置用于监测上述实际时间的第一计时器t3，并控制其启动以开始计时，中央处理器400统计连续采样过程中实时获取到的采样点数据的个数，在当前连续获取到的采样点数据的个数达到上述第一数量时，控制第一计时器t3关闭(停止计时)，由中央处理器400对是否需要进行偏差补偿进行诊断，待完成补偿调整或判断出无需补偿调整后，重新启动第一计时器t3。这样，利用上述第一计时器t3在每获取到n个采样点数据过程中，对实际时间进行监测，并对上述累积相位偏差及时进行补偿调整。

更具体地说，在上述步骤s140将实际监测时间与第一时间进行对比，根据对比结果诊断是否需要对第一定时器t2的值进行调整过程中，进一步需要判断当前实际时间与第一时间的差值的绝对值是否超过预设的误差阈值。若超过，则继续判断当前差值是否为正数，若为正数，则将第一定时器t2的值减1。若当前差值为负数，则将第一定时器t2的值加1。需要说明的是，上述误差阈值优选为与中央处理器400的一个系统时钟脉冲周期所对应的时间，即将系统时钟按照第一分频数进行分频处理后得到的一个系统脉冲周期对应的时间(例100ns)。另外，若当前差值的绝对值未超过上述误差阈值，则返回步骤s120中，继续控制ad转换器对2khz的待处理模拟信号进行连续采样并实时监测相应的实际时间，以在步骤s130中根据读取到的采样点数据，采用多点采样算法计算电磁波信号的相位差和幅度比信息。

举例来说，对于2khz的待处理(模拟)信号，若第一采样时间间隔dt应为125μs，而dt的设置由第一定时器t2内的第一寄存器pr2控制，如果cnt大于125n，则pr2所记录的当前时钟脉冲计数数值减1，如果cnt小于125n，则pr2所记录的当前时钟脉冲计数数值加1。

这样，本发明实施例设置了能够进行灵活调节的第一定时器t2和第一计时器t3，利用第一计时器t3对长时间实施的随钻测井过程中可能产生的相位偏差进行监测，并在偏差达到影响后续电磁波信号相位差和幅度比信息计算结果的误差阈值后，通过对第一定时器t2内的第一寄存器的实时计数数值的调整来进行相位偏差补偿处理，由此解决了现有技术中的问题，保障了长时间随钻测井技术所记录的电磁波信号的相位和幅度值的高精度和数据持续可靠性。

进一步，根据随钻测井技术的要求，为了得到更加准确和细致的井下地层电阻率信息，需要随钻过程中不断向井下地层发射不同类型的电磁波发射信号。其中，电磁波发射信号的类型包括：近天线发射的具有第一发射频率的第一类电磁波发射信号、近天线发射的具有第二发射频率的第二类电磁波发射信号、中天线发射的具有第一发射频率的第三类电磁波发射信号、中天线发射的具有第二发射频率的第四类电磁波发射信号、远天线发射的具有第一发射频率的第五类电磁波发射信号、远天线发射的具有第二发射频率的第六类电磁波发射信号。为此，本发明实时还利用步骤s150在每一个发射天线切换时间间隔处，按照预设的顺序(例如：从第一类逐次到第六类再返回至第一类，依次循环；或者从第六类逐次到第一类再返回至第六类，依次循环)进行电磁波信号类型的切换。

步骤s150中央处理器400设置用于生成发射天线切换时间间隔的第二定时器t1，按照发射天线切换时间间隔，依照预设顺序切换不同类型的电磁波信号，以向随钻过程中钻头到达实时位置处的地层发射。其中，发射天线切换时间间隔2t至少大于200倍的第一采样时间间隔dt。具体的，中央处理器400内设置有能够生成表示发射天线切换时间间隔的时钟信号。

第一定时器t2内设置有相应的第二寄存器，该寄存器也随着中央处理器400的系统时钟脉冲的变化而进行计数，在当前计数数值达到第二定时器t1所对应的(第二)分频数时，由第二寄存器控制第二定时器t1产生一个切换脉冲，来与中央处理器400连接的电磁波信号发射电路500内的多路选择器进行通道切换控制，使得电磁波信号发射电路500按照预设顺序从发射其中一类电磁波发射信号切换到发射另一类电磁波发射信号。这样，第二定时器t1在第二寄存器的控制下产生以发射天线切换时间为频率的时钟信号，在每隔发射天线切换时间间隔处产生一个切换脉冲。第二定时器t1的值指的是其内部第一寄存器pr2的系统时钟脉冲的实时计数数值。

进一步，由于在井下随钻测量过程中，电磁波信号发射电路500所发射的电磁波信号的类型是不断切换的，由此，并不是所有接收到的电磁波反馈信号都是稳定且可靠的，换句话说，并不是所有接收并读取到的采样点数据都能够有利于计算出准确的电磁波信号相位差和幅度比信息。因此，本发明实施例利用步骤s160在发射当前类型的电磁波发射信号期间，收集稳定、可靠的表征当前地层电阻率状态信息的采样点数据。

步骤s160中央处理器400当对电磁波发射信号进行切换时(从每个天线切换时刻)，在保持预设的延迟时间后，获取预设第二数量个连续采样点的数据，并将这些数据保存至与中央处理器400连接的数据存储器(例如：flash存储器)内。由于ad转换器连续采样过程与信号发射过程之间没有同步信号，如果采样数据过早保存，则可能获取当前类型发射信号之前的数据，造成数据更新不及时的现象；如果采样数据太晚保存，则可能当前类型发射信号已经切换到下一个类型，造成数据丢失，因此，数据保存的时机是非常关键的。优选地，上述延迟时间约为上述发射天线切换时间间隔的一半，更进一步地说，小于且接近发射天线切换时间间隔的一半。另外，第二数量为保存针对当前类型发射信号的采样点数据的总个数，本发明对该数量的大小不作具体限定，优选为，小于发射天线切换时间间隔的四分之一时间段内获取到的采样点数据的个数(例如：40)。

举例来说，在保存采样点数据时，中央处理器400从每一个天线发射切换时刻开始，保持预设的延迟时间t后，将ad连续采样的40个数据点保存到flash存储器，也就是一次存入10个计算周期的采样点数据。

如图2所示，中央处理器u1(s201)控制波形发生器u7输出2.002mhz(或者502khz)第一信号，同时通过启动第二寄存器(设置第二定时器时所构建的用于启动第二定时器的寄存器)来启动第二定时器t1(203)工作s202，以及通过启动第一寄存器(设置第一定时器时所构建的用于启动第一定时器的寄存器)来启动第一定时器t2(207)工作s206。s203第二定时器t1每隔一个发射天线切换时间2t就切换一次发射天线，其中，发射天线切换时间间隔2t远大于ad采样间隔时间dt，一般有t＝100×dt。s207第一定时器t2对4mhz的系统时钟脉冲信号通过第一寄存器pr2设置分频系数为500，即设置第一采样时间间隔dt为125±△μs，表示在硬件上dt不可能精确的等于125μs，只是一个近似值，ad转换器以第一采样时间间隔dt对2khz的待处理信号一直持续采样。s208第一计时器t3对ad连续采样1000个点对应的实际监测时间计时为cnt，s209如果cnt>125ms(125μs*n，n＝1000)，则中央处理器u1把第一寄存器pr2的值减1，重复这个步骤，直至cnt＝125ms；s209如果cnt<125ms，则中央处理器u1(201)把第一寄存器pr2的值加1，重复这个步骤，直至cnt＝125ms。其中，s205在保存采样点数据时，中央处理器u1在每一个天线发射时刻延迟时间t，将ad连续采样的40个数据点保存到flash存储器，也就是一次存入10个计算周期的采样点数据。

图3为本申请实施例的随钻测井电磁波数据采集方法的实现流程图。如图3所示，在程序启动后，进入主函数。步骤s301对第二定时器t1初始化，步骤s305对第一定时器t2初始化和步骤s316对第一计时器t3初始化，即分别设置计数寄存器tmr1＝0，tmr2＝0，tmr3＝0，同时设置第一定时器t2内的第一寄存器pr2的分频数为500，即对于时钟信号为4mhz，分频后的表示第一采样时间间隔的时钟信号的频率为8khz，也就是说，第一采样时间间隔周期为125μs。步骤s302中央处理器400控制启动第二定时器t1和步骤s306控制启动第一定时器t2，即设置t1con＝1，t2con＝1。对于16位的第二定时器t1，进入中断的时间为16.384ms，需要重复定时61次，才能设置发射天线切换时间间隔为1s(步骤s303)，每隔1s的时间，步骤s304切换一次天线，来改变电磁波发射信号的类型。步骤s307由第一定时器t2设置的第一采样时间间隔约为125μs，步骤s308中央处理器400控制启动第一计时器t3，即设置t3con＝1，步骤309由ad转换器采样1个点，并使得中央处理器400获得该点的采样点数据。

另外，步骤s310从第一计时器t3启动的时刻，计算ad采样的数据点个数，如果采样数据点个数小于1000(第一数量)个数据点，则返回步骤s309ad继续采样数据；如果采样到第1000个数据点，则进入步骤s311由第一计时器t3记录下计时值cnt，并停止计时。若cnt的允许误差阈值为100ns，即在[125ms-100ns，125ms+100ns]范围内，认为ad采样的数据都是有效的，由四点采样算法计算的相位差和幅度比信息有很高的精度。步骤s312如果cnt-125ms>100ns，则进入步骤s313第一定时器t2的第一寄存器pr2的值减1，然后，进入步骤s308。步骤s314，如果cnt-125ms<-100ns，则进入步骤315将第一定时器t2的第一寄存器pr2的值加1，然后进入步骤s308。如果步骤s312和步骤s314都不成立，表明cnt在[125ms-100ns，125ms+100ns]范围内，则不需要改变第一寄存器pr2的值，此时，由四点采样算法计算的相位和幅度信息有很高的精度。

另一方面，再次参考图4和图5，基于上述所述的采集方法，本发明还提出了一种随钻测井电磁波数据采集装置(以下简称“采集装置”)，该装置利用上述所述的采集方法获取到的电磁波信号进行处理，以将处理后的电磁波信号用于相位差和幅度比计算。其中，上述采集装置包括：电磁波信号接收电路100、混频电路200、采样电路300、以及中央处理器400。电磁波信号接收电路100用以实时接收电磁波反馈信号。混频电路200用以对上述电磁波反馈信号进行降频处理，得到含有反馈信号相位和幅度信息的待处理信号。采样电路300用以利用第一采样时间间隔，对待处理信号进行连续采样。其中，待处理信号的时间周期为第一采样时间间隔的k倍。

中央处理器400用以设置用于生成第一采样时间间隔的第一定时器，以及根据降频时间间隔对应的计算周期内的k个采样点数据，实时计算电磁波反馈信号在每个计算周期对应的相位差和幅度比信息。其中，中央处理器400还用于记录连续采样预设第一数量个采样点对应的实际时间，将实际时间与第一时间进行对比，根据对比结果，诊断是否需要对第一定时器的值进行调整，以对因处理器自身误差使得对电磁波反馈信号采样后产生的相位偏移进行补偿。进一步，第一时间为第一数量和第一采样时间间隔的乘积。

另外，上述采集装置还包括：电磁波信号发射电路500。电磁波信号发射电路500用以按照由中央处理器400内的第二定时器生成的发射天线切换时间间隔，切换不同类型的电磁波(发射)信号，以向随钻过程中钻头到达实时位置处的地层发射。其中，发射天线切换时间间隔至少大于200倍的第一采样时间间隔。

进一步，当由电磁波信号发射电路500对电磁波信号的类型进行切换时，上述中央处理器400还用以在保持预设的延迟时间后，获取预设第二数量个连续采样点的数据，并将这些数据保存至与中央处理器400连接的数据存储器内。

另外，上述中央处理器400进一步用以判断当前实际时间与第一时间的差值的绝对值是否超过预设的误差阈值，若超过，则继续判断当前差值是否为正数，若为正数，则将第一定时器的值减1；若为负数，则将第一定时器的值加1。

本发明公开了一种随钻测井电磁波数据采集方法及装置。该方法及装置解决了由于因中央处理器自身产生的系统时钟误差使得ad采样时间间隔产生误差，导致的后期电磁波相位差和幅度比计算不准的问题。本发明设置了可随时进行调整的第一定时器以及第二定时器，并利用第一计时器来实时监测ad采样时间间隔的累计误差，以在累计误差达到阈值后及时通过第一定时器来进行时钟(相位)偏差补偿。这样，采样点的相位位置相对于混频前的电磁波反馈信号来说始终保持在同一个相位位置上，从而准确记录下了电磁波信号的幅度和相位信息，使得随钻测井仪器在长时间工作过程中获取的地层数据仍然可靠有效。也就是说，本发明使得随钻测井仪器在长时间工作过程中也能够保持相当的电磁波相位差和幅度比的计算精度，从而在钻井过程中提供实时可靠的电阻率数据，对于实施高精度钻井具有重要意义。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。