。 CRC8校验码长8个bit,若信息码长k个bit,就称为(8+k，k)码。它的编码规则是:首先将原信 息码化bit)左移8+k位。然后，运用一个生成多项式g(x)用模2除上面的式子，得到的余数 就是校验码。
[0046] (2)为了使编码后的数据能在钻杆空腔中进行有效传输，必须对它进行调制。由于 是在钻杆内空气介质中传播，所W要确定声波在钻杆内传播的有效传播频率f。和衰减规 律，f。是由管中声波传播的截止频率fc和有效长度接受信号的信噪比达到某值的最高频率 fa决定的。截止频率为0.5c/a化Z )，其中C为声波速度，a为钻杆内径。当管内声波频率f< f C 时，就不会产生新的谐波振动，从中可知，内径越大，截止频率越高，可W传输数据的声载体 的频率也越高，传输速率也越高，对于钻杆内经d= IOmm~30mm，相应的截止频率为大约 17150~572Hz，可见内径小的钻杆通信容量更大些。
[0047] 另一方面，声波在传输过程存在附加衰减，在空旷环境传输过程中由于空气吸收 产生的衰减值：
[0049] 式中:e = 4X106, d)为湿度，At为溫度修正值，可见高频衰减系数要快。
[0050] 当钻杆内径很小时，空气和管内壁的粘滞阻尼效应增强，导致数据通过声波传播 的有效距离减小，可由下式表达；
[0化2] 式中：n = 1.983 X 1 〇-日化XS，P = 1.2化g/V，C = 3 X l〇8m/s，X为传播距离，a为管内 径。
[0053] 选取Aa或An不大于20地对应的最小频率f'，它的确定宜按实测试验取得，理论计算 为辅。最后选取调制信号的频率f=min(fE，f'）。
[0054] (3)信号的调制：
[0055] 信号调制可W采用ASK、FSK、PSK或混合调制W及基于上述调制方式的提高模式， 调制信号的频率f由（2)中介绍的方法确定。由于调制信号是数字信号，下面重点介绍数字 信号的调制方式。
[0056] 在幅度键控中载波幅度是随着调制信号而变化。最简单的形式是载波在二进制调 制信号1或0的控制下通或断。2PSK信号中，相位变化是W未调载波的相位作为参考基准，也 就是发"r码时，让0相载波过去，发"0"码时，让耐目载波过去，运是利用绝对数值来传送的 数字信息，因而又称绝对调相。利用载波的频率变化来传递数字信息。二进制情况下，1对应 于载波频率f 1，0对应于载波频率f2，且f 2<f i<f，图4是S种调制的波形图。
[0057] 本发明中可W采用上述最基本的调制方式，也可W采用基于上述调制方式的提高 模式，例如4FSK、DPSK、QPSK W及混合调制模式等。
[005引（4)对(3)中调制后的信号进行放大，然后通过电声转换器件(一般为扬声器)转换 成声波，由于电声转换器件安装于钻杆空腔内，其振动面垂直于轴线，所W空腔内只有由 (2)中确定的频率声波传播。
[0059] (5)在接收端，有一个声电转换器(一般采用驻极体听筒)将音频信号转换成电信 号，放大后送给解调器，解调方式与3中确认的调制方式是对称的，解调后得到的是CCDATA。
[0060] 对应于(3)中的S种调制方式，它们的解调方式分别是:ASK可W采用包络检波或 者相干解调，2PSK必须要采用相干解调，而2FSK既可W采用相干解调也可W采用非相干解 调。
[0061] (5)最后由处理器对CCDATA进行解码和校核，得到原始数据PDATA。接收端接收到 CRC码W后，用（1)中的生成多项式为g(x)去做模2除，若得到余数为0,则码字无误，如果有 一位出错，则余数不为0,而且不同位出错，其余数也不同。
[0062] 本发明，利用钻杆空腔中声波导进行地下钻探数据传输的方法，通过在钻杆中的 空气声波传导理论进行钻探数据的通讯，其理由是，空屯、钻杆中的空气介质均匀，数据传输 比较可靠，激振源制作简单，成本不高，现场操作方便。
[0063] 上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此领域技术的 人±能够了解本
【发明内容】
并加W实施，并不能W此限制本发明的保护范围。凡根据本发明 精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
【主权项】
1. 一种利用钻杆空腔中声波导进行地下钻探数据传输的方法，其特征在于，步骤包括： 通过钻杆下端的微控制器编码地下传感器采集到的数据； 将编码后的数据放大； 通过电声转换器件将放大数据的电信号转换为声波； 转换后的声波由竖直空腔向上传递到地表； 通过钻杆上端的声电转换器将声波转换为电信号； 将电信号进行放大、解码，获得地下勘察数据。2. 根据权利要求1所述的利用钻杆空腔中声波导进行地下钻探数据传输的方法，其特 征在于，数据编码采用CRC编码，CRC码由前部分的信息码和后部分的校验码构成，其编码规 则： 将信息码左移x+k位，k为信息码长度，X为校验码长度； 运用生成多项式g(x)用模2除上面的式子，得到的余数为校验码。3. 根据权利要求2所述的利用钻杆空腔中声波导进行地下钻探数据传输的方法，其特 征在于，CRC校验码为8位、16位、32位中的任意一种。4. 根据权利要求1所述的利用钻杆空腔中声波导进行地下钻探数据传输的方法，其特 征在于，将编码后的数据进行调制再进行放大，调制方式采用ASK、FSK、PSK、4FSK、DPSK、 QPSK中的任意一种的单一调制或任意多种的混合调制。5. 根据权利要求4所述的利用钻杆空腔中声波导进行地下钻探数据传输的方法，其特 征在于，调制信号的频率€=1^1^。，〇，其中匕为管中声波传播的截止频率4'为选取八。或 An不大于20dB对应的最小频率； Αα为声波在空旷环境传输过程中由于空气吸收产生的衰减值：β = 4Χ106, Φ为湿度，X为传播距离，At为温度修正值； An为声波在管道空气传输过程中，由于管内壁的粘滞阻尼效应产生的衰减值：η= 1 · 983 X 10-5Paxs，p= 1 · ，c = 3 X 108m/s，X为传播距离，a为管内径。6. 根据权利要求1所述的利用钻杆空腔中声波导进行地下钻探数据传输的方法，其特 征在于，将电信号转换为声波的电声转换器件为扬声器。7. 根据权利要求1所述的利用钻杆空腔中声波导进行地下钻探数据传输的方法，其特 征在于，将声波转换为电信号的电声转换器件为驻极体听筒。
【专利摘要】本发明公开了一种利用钻杆空腔中声波导进行地下钻探数据传输的方法，步骤包括：通过钻杆下端的微控制器编码地下传感器采集到的数据；将编码后的数据放大；将放大的数据通过电声转换器件将电信号转换为声波；转换后的声波由竖直空腔向上传递到地表；通过钻杆上端的声电转换器将声波转换为电信号；将电信号进行放大、解码，获得地下勘察数据。本发明的有益效果在于，通过在钻杆中的空气声波传导理论进行钻探数据的通讯，其理由是，空心钻杆中的空气介质均匀，数据传输比较可靠，激振源制作简单，成本不高，现场操作方便。
【IPC分类】H04B11/00, G08C23/02
【公开号】CN105634622
【申请号】CN201510997457
【发明人】曹光暄, 廖旭涛, 王国昌, 胡亮亮, 徐文华, 李刚, 万富, 曹丹平, 胡庆红, 徐哲, 于鹏
【申请人】安徽省城建设计研究总院有限公司
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2015年12月24日