一种泥浆脉冲信号泵冲噪声的消除方法
【专利摘要】本发明公开了一种泥浆脉冲信号泵冲噪声的消除方法，利用梳状滤波器的阶数公式：N＝Fs/Fo，Fs为泥浆信号的采样频率，Fo为单个泥浆泵活塞运动速率与泥浆泵个数的乘积，确定梳状滤波器的阶数；当进行泵冲噪声消除时，利用MATLAB软件实现泥浆脉冲信号的滤波过程：1)现场采集泥浆脉冲信号；2)根据信号的信噪比确定梳状滤波器的带宽BW，再根据带宽BW和确定的阶数设计所需的梳状滤波器；3)将泥浆脉冲信号进行转换，使信号值位于(-1,1)区间，得到的结果为X(n)；4)将信号X(n)载入到梳状滤波器做卷积滤波，得出滤波后的信号Y(n)；5)作图，观察信号滤波情况。本发明突破了硬件电路的限制，利用MATLAB软件有效实现泥浆脉冲信号的滤波过程，同时将梳状滤波器应用于泥浆脉冲信号，进一步加强了滤波效果。
【专利说明】一种泥浆脉冲信号泵冲噪声的消除方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及石油钻探随钻测井的【技术领域】，尤其是指一种泥浆脉冲信号泵冲噪声的消除方法。
【背景技术】
[0002]目前，在石油随钻测井领域中，常用的信号滤波是由硬件电路来完成，一般采用无源滤波电路或者有源滤波电路，这种方法实现简单，但当应用到随钻测井泥浆压力脉冲信号时，由于其传输频率较低，与干扰源的频率较为接近，这样采用硬件滤波的方法来滤波的精度和效果都达不到要求，同时在不同的环境下干扰信号类型不同，更改滤波的参数也很不方便。这就使得系统设备中需有些高抑制信号处理的滤波器，来提高整个系统的信道质量。此外，在泥浆脉冲信号发生系统中，由于泥浆需要借助外部的压力来传递，因此泥浆泵活塞需要不断的往复运动，在这一往复运动过程中，会产生泵冲噪声，因此对于井下仪器信号采集到的信号数据，要进行正确的信号解码，就必须消除泵冲噪声。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服现有技术的不足与缺点，提供一种有效、可靠的泥浆脉冲信号泵冲噪声的消除方法，能够明显提高信号质量，便于后续的信号传输、解码处理。
[0004]为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为:一种泥浆脉冲信号泵冲噪声的消除方法，首先，根据单个泥浆泵活塞运动速率和泥浆泵个数及泥浆信号的采样频率，利用梳状滤波器的阶数公式:N = Fs/Fo, Fs为泥浆信号的采样频率，Fo为泥浆泵活塞运动周期频率，即单个泥浆泵活塞运动速率与泥浆泵个数的乘积，确定梳状滤波器的阶数；当需要进行泵冲噪声消除时，利用MATLAB软件实现泥浆脉冲信号的滤波过程，包括以下步骤:
[0005]I)对随钻测井中的立管压力传感器信号进行采集，并将采集到的模拟信号转换成数字信号，得到的数字信号即为现场采集到的泥浆脉冲信号；
[0006]2)根据泥浆脉冲信号的质量即信噪比确定梳状滤波器的带宽BW，通常默认为3dB，然后再根据带宽BW和计算所得的阶数N设计所需的梳状滤波器；
[0007]3)将现场采集到的泥浆脉冲信号进行转换，使信号值位于(-1，I)区间，得到的结果为X (η)；
[0008]4)将转换后的信号Χ(η)载入到设计的梳状滤波器进行处理，做卷积滤波，得出滤波后的信号Y (η)；
[0009]5)作图，观察信号滤波情况，看泵冲噪声是否已被消除，至此便完成泥浆脉冲信号泵冲噪声的消除工作。
[0010]在步骤3)中，将原始信号减去平均值，再除以信号峰值的绝对值后，才得到泥浆脉冲信号X (η)。
[0011]在步骤4)中，需先将设计的梳状滤波器导出为一阶响应矩阵Η(η)，然后才与泥浆脉冲信号Χ(η)在时域内做卷积处理，得出滤波后的信号Υ(η)，其中，
【权利要求】
1.一种泥浆脉冲信号泵冲噪声的消除方法，其特征在于:首先，根据单个泥浆泵活塞运动速率和泥浆泵个数及泥浆信号的采样频率，利用梳状滤波器的阶数公式:N = Fs/Fo,Fs为泥浆信号的采样频率，Fo为泥浆泵活塞运动周期频率，即单个泥浆泵活塞运动速率与泥浆泵个数的乘积，确定梳状滤波器的阶数；当需要进行泵冲噪声消除时，利用MATLAB软件实现泥浆脉冲信号的滤波过程，包括以下步骤: 1)对随钻测井中的立管压力传感器信号进行采集，并将采集到的模拟信号转换成数字信号，得到的数字信号即为现场采集到的泥浆脉冲信号； 2)根据泥浆脉冲信号的质量即信噪比确定梳状滤波器的带宽BW，通常默认为3dB，然后再根据带宽BW和计算所得的阶数N设计所需的梳状滤波器； 3)将现场采集到的泥浆脉冲信号进行转换，使信号值位于(_1，1)区间，得到的结果为X (η)； 4)将转换后的信号Χ(η)载入到设计的梳状滤波器进行处理，做卷积滤波，得出滤波后的信号Y (η)； 5)作图，观察信号滤波情况，看泵冲噪声是否已被消除，至此便完成泥浆脉冲信号泵冲噪声的消除工作。
2.根据权利要求1所述的一种泥浆脉冲信号泵冲噪声的消除方法，其特征在于:在步骤3)中，将原始信号减去平均值，再除以信号峰值的绝对值后，才得到泥浆脉冲信号Χ(η)。
3.根据权利要求1所述的一种泥浆脉冲信号泵冲噪声的消除方法，其特征在于:在步骤4)中，需先将设计的梳状滤波器导出为一阶响应矩阵H (η)，然后才与泥浆脉冲信号X (η)在时域内做卷积处理，得出滤波后的信号Y (η)，其中，
这种相乘后求和的计算法称为卷积，式中，m是每次参与求和运算的信号响应个数，η是使H(-m)位移的量,当时序η = O时,序列H(-m)是H(m)在时序取反的结果,时序取反使得H(m)以纵轴为中心翻转180度； 假设信号X(n)的个数是nl，一阶响应矩阵H(n)的元素个数为nl，则输出的Y(n)有(nl+n2-l)个点，由于一阶响应矩阵H在小于O或者大于η2的时候都是为O的，所以上面的公式简化为:
根据以上公式，得出滤波后的信号Y(n)。
【文档编号】G06F19/00GK104133982SQ201410301978
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年6月27日 优先权日:2014年6月27日
【发明者】王小虎, 朱晓岭, 王肄辉, 刘海, 熊陵 申请人:中天启明石油技术有限公司