电磁阵列相关法流量计传感器信号处理及远距离传输装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种电磁阵列相关法流量计传感器信号处理及远距离传输装置，是通过利用模拟程控开关选通电路将电磁阵列相关传感器并行输出的上下游两组N路电压信号变为以串行方式输出的两路电压信号，结合滤波放大电路、V/F线性转换电路、正负脉冲频率复合电路以及F/V线性转换电路，实现了以单芯供电电缆为载体对井下两组多路电压信号进行远距离传输及处理。本实用新型对油田井下信号传输具有衰减性小、抗干扰能力强的特点，可在线实现井下上下游两组多路电压信号的远距离传输以及流量实时测量，有效发挥了电磁阵列相关法流量计在井下狭小空间、恶劣环境下对含非导电物质且尤其呈非轴对称流场分布的多相流流量准确测量的优势。
【专利说明】
电磁阵列相关法流量计传感器信号处理及远距离传输装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种石油生产测井领域多路信号处理及传输装置，尤其是涉及一种电磁阵列相关法流量计传感器信号处理及远距离传输装置。
【背景技术】
[0002]在油田开发过程中，油井流量是生产动态测井中一个重要参数。当前，采用互相关法测量井下流量的传感器有很多，如电导传感器、超声波传感器及电磁传感器等。互相关流量测量技术是以随机过程的互相关理论为基础发展起来的一种在线流动参数检测技术，利用流体内部自然产生的随机流动噪声现象，将流体的流动速度测量转化为流体通过在不同位置两传感器间的时延估计问题。
[0003]对于高含水的水包油、水包气油气水三相流，由于流体中含有非导电油气相，对测量管道截面上流速分布也会产生影响，管道截面上呈非轴对称流场分布，此时应用电磁阵列相关法流量计测量可以有效解决井下狭小空间、恶劣环境下对含非导电物质且尤其呈非轴对称流场分布的多相流流量准确测量的问题。
[0004]由于井下工作环境恶劣，空间狭小等因素限制，传统流量测量设备通常是将井下传感器输出的模拟电压信号直接传输至地面后再进行分析处理，这种直接传输方式对电压信号具有衰减大、易受外界干扰、失真严重等缺点，严重影响流量测量的精度和可靠性。尤其电磁阵列相关法流量计传感器在油井井下工作时会产生具有相关性的上下游两组多路电压信号，这将为井下多路电压信号的同时远距离传输及实时性处理提出了更高的要求。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的是为解决上述不足，提供一种电磁阵列相关法流量计传感器信号处理及远距离传输装置。
[0006]本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的:
[0007]—种电磁阵列相关法流量计传感器信号处理及远距离传输装置，包括电磁阵列相关法流量计传感器、双路N通道信号屏蔽驱动预处理电路模块、双路N通道模拟程控开关电路模块、双路电压信号滤波放大电路模块、双路电压/频率转换电路模块、双路频率信号复合电路模块、单芯电缆供电模块、正负脉冲复合信号比较处理电路模块、双路频率/电压转换电路模块和上位机，电磁阵列相关法流量计传感器连接双路N通道信号屏蔽驱动预处理电路模块，双路N通道信号屏蔽驱动预处理电路模块连接双路N通道模拟程控开关电路模块，双路N通道模拟程控开关电路模块连接双路电压信号滤波放大电路模块，双路电压信号滤波放大电路模块连接双路电压/频率转换电路模块，双路电压/频率转换电路模块连接双路频率信号复合电路模块，双路频率信号复合电路模块连接单芯电缆供电模块，单芯电缆供电模块连接正负脉冲复合信号比较处理电路模块，正负脉冲复合信号比较处理电路模块连接双路频率/电压转换电路模块，双路频率/电压转换电路模块连接上位机。
[0008]本实用新型还有这样一些技术特征:
[0009]所述的电磁阵列相关法流量计传感器负责输出具有相关性的上下游两组N路电压信号。
[0010]所述的双路N通道信号屏蔽驱动预处理电路模块负责上下游两组N路电压信号的预处理，以满足模拟开关电路输入端的要求。
[0011]所述的双路N通道模拟程控开关电路模块的主控制器采用STM32F103C6T7A单片机，负责将传感器连续并行输出的上下游两组N路电压信号按照一定顺序进行选通以串行方式输出对应上下游两路电压信号。
[0012]所述的双路电压信号滤波放大电路模块负责以串行方式输出对应的上下游两路电压信号的滤波、放大处理。
[0013]所述的双路电压/频率转换电路模块负责将处理后的两路电压信号线性转换为两路频率信号。
[0014]所述的双路频率信号复合电路模块负责将线性转换的两路频率信号耦合为正负脉冲复合信号，利用所述的单芯电缆供电模块为载体进行远距离传输。
[0015]所述的正负脉冲复合信号比较处理电路模块负责将利用单芯电缆供电模块传输至地面的正负脉冲复合信号分离为两路正脉冲频率信号，通过所述双路频率/电压转换电路模块线性转换为两路电压信号，并送至上位机进行互相关运算及数据融合处理。
[0016]本实用新型具有如下有益的效果:
[0017]本实用新型的电路设计合理、成本低、体积小、实时性强，井下信号传输衰减性小、抗干扰能力强，可在线实现电磁阵列相关法流量计传感器获取油井井下高温高压、狭小空间内流体流动中多位置、多角度的弦端信息，解决了井下多路信号的远距离传输，有效发挥了电磁阵列相关法流量计在井下狭小空间、恶劣环境下对含非导电物质且尤其呈非轴对称流场分布的多相流流量准确测量的优势。
【附图说明】
[0018]图1本实用新型的整体结构示意图。
[0019]I 一电磁阵列相关法流量计传感器，2—双路N通道信号屏蔽驱动预处理电路模块，3—双路N通道模拟程控开关电路模块，4 一双路电压信号滤波放大电路模块，5—双路电压/频率转换电路模块，6—双路频率信号复合电路模块，7—单芯电缆供电模块，8—正负脉冲复合信号比较处理电路模块，9一双路频率/电压转换电路模块，1—上位机。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本实用新型作进一步的说明:
[0021]实施例1
[0022]一种电磁阵列相关法流量计传感器信号处理及远距离传输装置，包括电磁阵列相关法流量计传感器1、双路N通道信号屏蔽驱动预处理电路模块2、双路N通道模拟程控开关电路模块3、双路电压信号滤波放大电路模块4、双路电压/频率转换电路模块5、双路频率信号复合电路模块6、单芯电缆供电模块7、正负脉冲复合信号比较处理电路模块8、双路频率/电压转换电路模块9和上位机10，电磁阵列相关法流量计传感器I连接双路N通道信号屏蔽驱动预处理电路模块2，双路N通道信号屏蔽驱动预处理电路模块2连接双路N通道模拟程控开关电路模块3，双路N通道模拟程控开关电路模块3连接双路电压信号滤波放大电路模块4，双路电压信号滤波放大电路模块4连接双路电压/频率转换电路模块5，双路电压/频率转换电路模块5连接双路频率信号复合电路模块6，双路频率信号复合电路模块6连接单芯电缆供电模块7，单芯电缆供电模块7连接正负脉冲复合信号比较处理电路模块8，正负脉冲复合信号比较处理电路模块8连接双路频率/电压转换电路模块9，双路频率/电压转换电路模块9连接上位机10，所述的电磁阵列相关法流量计传感器I负责输出具有相关性的上下游两组N路电压信号，所述的双路N通道信号屏蔽驱动预处理电路模块2负责上下游两组N路电压信号的预处理，以满足模拟开关电路输入端的要求，所述的双路N通道模拟程控开关电路模块3的主控制器采用STM32F103C6T7A单片机，负责将传感器连续并行输出的上下游两组N路电压信号按照一定顺序进行选通以串行方式输出对应上下游两路电压信号，所述的双路电压信号滤波放大电路模块4负责以串行方式输出对应的上下游两路电压信号的滤波、放大处理，所述的双路电压/频率转换电路模块5负责将处理后的两路电压信号线性转换为两路频率信号，所述的双路频率信号复合电路模块6负责将线性转换的两路频率信号耦合为正负脉冲复合信号，利用所述的单芯电缆供电模块7为载体进行远距离传输，所述的正负脉冲复合信号比较处理电路模块8负责将利用单芯电缆供电模块7传输至地面的正负脉冲复合信号分离为两路正脉冲频率信号，通过所述双路频率/电压转换电路模块9线性转换为两路电压信号，并送至上位机10进行互相关运算及数据融合处理以获取测量流体的流速和流量值。
[0023]实施例2
[0024]多路信号处理及远距离传输装置的工作过程:电磁阵列相关法流量计传感器通过励磁线圈在测量区域产生均匀磁场，当混合流体通过测量区域时，上下游阵列检测电极将输出两组具有相关性的且信号幅度及其微弱、干扰成分复杂、信号内阻变化范围大的N路电压信号，为降低电路成本及减小占用空间，先将获取的两组对应具有相关性的N路信号进行屏蔽驱动预处理以便满足双路N通道模拟程控开关电路模块需要，然后将连续并行输出的上下游两组N路电压信号通过模拟开关选通变为以串行方式输出对应上下游两路电压信号，再经双路电压信号滤波放大电路模块处理得到滤除噪声、放大后的两路电压信号，由于频率信号较电压信号进行远距离传输具有衰减小、抗干扰性强等特点，即利用双路电压/频率转换电路模块将处理后的两路电压信号线性转换为抗干扰能力强、不易衰减的两路频率信号，由于井下仪器为单芯电缆供电，即需利用双路频率信号复合电路模块将转换的两路频率信号耦合为正负脉冲复合信号且以单芯电缆供电模块为载体实现远距离传输，当正负脉冲复合信号经单芯电缆供电模块传输至地面后，利用正负脉冲复合信号比较处理电路模块将单芯电缆供电模块承载的正负脉冲复合信号分离出两路正脉冲频率信号，通过双路频率/电压转换电路模块将获取的两路正脉冲频率信号线性转换为对应两路电压信号并送至上位机进行互相关运算及数据融合处理，最终实现对含非导电物质且尤其呈非轴对称流场分布的井下多相流流量的在线测量。
【主权项】
1.一种电磁阵列相关法流量计传感器信号处理及远距离传输装置，包括电磁阵列相关法流量计传感器、双路N通道信号屏蔽驱动预处理电路模块、双路N通道模拟程控开关电路模块、双路电压信号滤波放大电路模块、双路电压/频率转换电路模块、双路频率信号复合电路模块、单芯电缆供电模块、正负脉冲复合信号比较处理电路模块、双路频率/电压转换电路模块和上位机，其特征在于:电磁阵列相关法流量计传感器连接双路N通道信号屏蔽驱动预处理电路模块，双路N通道信号屏蔽驱动预处理电路模块连接双路N通道模拟程控开关电路模块，双路N通道模拟程控开关电路模块连接双路电压信号滤波放大电路模块，双路电压信号滤波放大电路模块连接双路电压/频率转换电路模块，双路电压/频率转换电路模块连接双路频率信号复合电路模块，双路频率信号复合电路模块连接单芯电缆供电模块，单芯电缆供电模块连接正负脉冲复合信号比较处理电路模块，正负脉冲复合信号比较处理电路模块连接双路频率/电压转换电路模块，双路频率/电压转换电路模块连接上位机。2.如权利要求1所述的一种电磁阵列相关法流量计传感器信号处理及远距离传输装置，其特征在于:所述的电磁阵列相关法流量计传感器负责输出具有相关性的上下游两组N路电压信号。3.如权利要求1所述的一种电磁阵列相关法流量计传感器信号处理及远距离传输装置，其特征在于:所述的双路N通道信号屏蔽驱动预处理电路模块负责上下游两组N路电压信号的预处理，以满足模拟开关电路输入端的要求。4.如权利要求1所述的一种电磁阵列相关法流量计传感器信号处理及远距离传输装置，其特征在于:所述的双路N通道模拟程控开关电路模块的主控制器采用STM32F103C6T7A单片机，负责将传感器连续并行输出的上下游两组N路电压信号按照一定顺序进行选通以串行方式输出对应上下游两路电压信号。5.如权利要求1所述的一种电磁阵列相关法流量计传感器信号处理及远距离传输装置，其特征在于:所述的双路电压信号滤波放大电路模块负责以串行方式输出对应上下游两路电压信号的滤波、放大处理。6.如权利要求1所述的一种电磁阵列相关法流量计传感器信号处理及远距离传输装置，其特征在于:所述的双路电压/频率转换电路模块负责将处理后的两路电压信号线性转换为两路频率信号。7.如权利要求1所述的一种电磁阵列相关法流量计传感器信号处理及远距离传输装置，其特征在于:所述的双路频率信号复合电路模块负责将线性转换的两路频率信号耦合为正负脉冲复合信号，利用所述的单芯电缆供电模块为载体进行远距离传输。8.如权利要求1所述的一种电磁阵列相关法流量计传感器信号处理及远距离传输装置，其特征在于:所述的正负脉冲复合信号比较处理电路模块负责将利用单芯电缆供电模块传输至地面的正负脉冲复合信号分离为两路正脉冲频率信号，通过所述双路频率/电压转换电路模块线性转换为两路电压信号，并送至上位机进行互相关运算及数据融合处理。
【文档编号】E21B47/00GK205483108SQ201620243888
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月28日
【发明人】孔令富, 孔维航, 孔德明, 李英伟, 李雷, 解娜, 谢贝贝
【申请人】燕山大学