深钻探抗高温连续测斜用单芯电缆数据传输电路的制作方法

本实用新型涉及机电一体化控制领域，尤其涉及一种深钻探抗高温连续测斜用单芯电缆数据传输电路。

背景技术：

深钻探抗高温连续测斜仪采用了石英振动陀螺仪和石英振动加速度计的组合进行测量套管石油井的井斜和井斜方位角。目前在测井仪器中所使用的电缆分为单芯电缆、3芯电缆、4芯电缆和7芯电缆。在直径小于50mm的生产测井仪器以及部分大于直径70mm的直流供电勘探测井仪器中经常用单芯电缆同时完成下传供电和上传数据信号。

单芯传输有BPSK或BDPSK(二进制相移键控)、OFDM(正交频分复用，多载波调整技术)。这两种技术都存在调制解调相对复杂，硬件成本高、深钻数据传输可靠性低等缺点。这就亟需本领域技术人员解决相应的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种深钻探抗高温连续测斜用单芯电缆数据传输电路。

为了实现本实用新型的上述目的，本实用新型提供了一种深钻探抗高温连续测斜用单芯电缆数据传输电路，包括：

井下仪发送的数据信号通过串行数据输入端连接串行数据发送单元，串行数据发送单元通过单芯铠装电缆与串行数据接收单元进行数据交互，通过串行数据接收单元发送到控制终端。

上述技术方案的有益效果为：应用于深钻探抗高温连续测斜仪的单芯铠装电缆供电和实时数据传输。结合地面接收设备，可以实现观察仪器测得的井中各参数信息。

所述的深钻探抗高温连续测斜用单芯电缆数据传输电路，优选的，所述串行数据发送单元包括：

串行数据输入端连接调制电路，调制电路连接频率基准电路进行频率相位调制，调制电路输出端连接信号驱动单元信号输入端，信号驱动单元信号输出端连接信号耦合单元，信号耦合单元信号输出端通过单芯铠装电缆将信号传输到串行数据接收单元。

上述技术方案的有益效果为：本实用新型采用的是在单芯电缆上串联电阻来实现电缆上的阻抗变换，迫使电缆上电流随阻抗的变化而变化，来达到信号耦合的目的。

所述的深钻探抗高温连续测斜用单芯电缆数据传输电路，优选的，所述串行数据接收单元包括：地面供电设备通过变压器初级线圈与单芯铠装电缆对井下仪供电，变压器次级线圈耦合出电源线上的信号连接到选频放大器，选频放大电路信号输出端连接解调电路信号输入端，解调电路连接频率基准电路进行频率相位解调，解调电路输出端通过串行数据输出端传输到控制终端。

上述技术方案的有益效果为：电路利用计数复位功能判断出调制波中前后两相邻波形的电平状态，当不一致时输出保持逻辑电平不变，一致时输出电平状态改变，得到还原的原始串行数据。

所述的深钻探抗高温连续测斜用单芯电缆数据传输电路，优选的，所述D型触发器为74LS74。

所述的深钻探抗高温连续测斜用单芯电缆数据传输电路，优选的，所述分频器为74LS4060。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

本实用新型电路简单、维护方便且适用、信号传输可靠性高的单芯传输技术，并应用于深钻探抗高温连续测斜仪单芯电缆传输，信号发送和接收稳定可靠。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型总体电路图；

图2是本实用新型发送电路示意图；

图3是本实用新型接收电路示意图；

图4是本实用新型逻辑电路示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1所示，一种深钻探抗高温连续测斜用单芯电缆数据传输电路，包括：

井下仪发送的数据信号通过串行数据输入端连接串行数据发送单元，串行数据发送单元通过单芯铠装电缆与串行数据接收单元进行数据交互，通过串行数据接收单元发送到控制终端。

上述技术方案的有益效果为：应用于深钻探抗高温连续测斜仪的单芯铠装电缆供电和实时数据传输。结合地面接收设备，可以实现观察仪器测得的井中各参数信息。

如图2所示，深钻探抗高温连续测斜用单芯电缆数据传输电路，所述串行数据发送单元包括：

串行数据输入端连接调制电路，调制电路连接频率基准电路进行频率相位调制，调制电路输出端连接信号驱动单元信号输入端，信号驱动单元信号输出端连接信号耦合单元，信号耦合单元信号输出端通过单芯铠装电缆将信号传输到串行数据接收单元。

串行数据输入端连接第1电阻一端，第1电阻另一端连接第1D型触发器输入端，第17电容一端接地，第17电容另一端分别连接第6电阻一端和第1晶振一端，第1晶振一端还连接第一分频器时钟输入端，第6电阻另一端分别连接第18电容一端和第1晶振另一端，第1晶振另一端还连接第一分频器时钟输出端，第18电容另一端接地，第一分频器输出端连接第1D型触发器时钟端，第1D型触发器输出端连接第1或非门第一输入端，第1或非门输出端连接复用器A0输入端，第1或非门第二输入端连接第一分频器输出端，第1电容和第12电容并联之后一端接地，第1电容和第12电容并联之后另一端分别连接电源端和复用器输入端，第2电容和第13电容并联之后一端接地，第2电容和第13电容并联之后另一端分别连接电源端和复用器输入端，第2电阻一端连接复用器输出端，第2电阻另一端分别连接第3电阻一端和第1场效应管栅极，第1场效应管源极连接单芯铠装电缆，第1场效应管漏极连接第4电阻一端，第4电阻一端还连接井下仪传感器，第4电阻另一端连接单芯铠装电缆。

上述技术方案的有益效果为：本实用新型采用的是在单芯电缆上串联电阻R4和U4来实现电缆上的阻抗变换，迫使电缆上电流随阻抗的变化而变化，来达到信号耦合的目的。

如图3、4所示，深钻探抗高温连续测斜用单芯电缆数据传输电路，所述串行数据接收单元包括：地面供电设备通过变压器初级线圈与单芯铠装电缆对井下仪供电，变压器次级线圈耦合出电源线上的信号连接到选频放大器，选频放大电路信号输出端连接解调电路信号输入端，解调电路连接频率基准电路进行频率相位解调，解调电路输出端通过串行数据输出端传输到控制终端。

变压器并联第71电阻，第71电阻一端连接第72电阻一端，第72电阻另一端分别连接第74电阻一端和第53电容一端，第74电阻另一端分别连接第52电容一端和第1运算放大器正极输入端，第53电容另一端分别连接第15电阻一端和第1运算放大器输出端，第15电阻另一端分别连接第18二极管负极和第19二极管正极，第18二极管正极连接第19二极管负极，第19二极管正极连接第60电容一端，第60电容另一端分别连接第2运算放大器正极输入端和第19电阻一端，第19电阻另一端接地，第2运算放大器负极输入端分别连接第16电阻一端和第78电阻一端，第16电阻另一端接地，第78电阻另一端分别连接第2运算放大器输出端和第79电阻一端，第79电阻另一端分别连接第77电阻一端和第3运算放大器正极输入端，第77电阻另一端分别连接第3运算放大器输出端和第12电阻一端，第3运算放大器负极输入端连接第17电阻一端，第17电阻另一端接地，第12电阻另一端分别连接第5二极管负极和第3二极管负极，第5二极管正极接地，第3二极管正极接地，第12电阻另一端还连接第4运算放大器正极输入端，第4运算放大器输出端连接第1非门输入端，第1非门输出端分别连接第2分频器重置端和第2非门输入端，第2非门输出端分别连接第2D型触发器输出端和第3分频器重置端，第2分频器时钟控制端并联第2晶振，第3分频器时钟控制端也并联第2晶振，第2晶振一端分别连接第58电容一端和第75电阻一端，第58电容另一端接地，第75电阻另一端分别连接第59电容一端和第2分频器时钟输入端，第59电容另一端接地，第2分频器输出端连接第1与非门输入端，第1与非门输出端连接第2或非门2输入端，第3分频器输出端连接第2与非门输入端，第2与非门输出端连接第2或非门1输入端，第2或非门输出端连接第2D型触发器时钟端，第2D型触发器输出端连接串行数据输出端，发送到控制终端。

上述技术方案的有益效果为：电路利用U13与U14的计数复位功能判断出调制波中前后两相邻波形的电平状态，当不一致时输出保持逻辑电平不变，一致时输出电平状态改变，得到还原的原始串行数据。

1.本实用新型用于为深钻探抗高温连续测斜仪铠装单芯电缆数据传输功能，本实用新型亦适应于其他铠装单芯电缆供电的石油测井仪器设备环境。

2.电路分为井下探管信号发送电路和地面仪接收电路两部分组成。系统组成原理框图如图1所示：

信号发送电路原理图如图2，接收电路原理图如图3、4。传统信号传输耦合采用的是推挽功率输出后通过特殊材料的隔直电容耦合到电源单芯电缆上，本实用新型采用的是在单芯电缆上串联电阻R4和U4来实现电缆上的阻抗变换，迫使电缆上电流随阻抗的变化而变化，来达到信号耦合的目的。

信号发送电路：2.4576MHz的晶体振荡器输出信号经74LS4060进行512次分频后得到4800Hz基准载波，串行数据送入的1200bps的数据经D触发器(74LS74)后得到调制的波形(见图4)，将调制的波形经过U3、U4驱动铠装电缆上的线缆压差，从而改变铠装电缆的电流，达到信号上传目的。

串行数据接收电路：用T1将铠装电缆上的交变电流信号接收下来，经过由运算放大器U10、U3构成的低通滤波器和迟滞比较器解调出TTL逻辑电平，分别送入U12、U13、U14、U16、U17构成的解调电路中进行信号还原。电路利用U13与U14的计数复位功能判断出调制波中前后两相邻波形的电平状态，当不一致时输出保持逻辑电平不变，一致时输出电平状态改变，得到还原的原始串行数据。

应用于深钻探抗高温连续测斜仪的单芯铠装电缆供电和实时数据传输。结合地面接收设备，可以实现实时观察仪器测得的井中各参数信息。

非门优选为74LS04；

复用器优选为DG508；

D型触发器优选为74LS74；

或非门优选为74LS86；

与非门优选为74LS08；

分频器优选为74LS4060；

二极管优选为lN4148；

上述实用新型所使用的软件程序为本领域技术人员所熟知的。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。