無線傳輸?shù)卮艑蛳到y(tǒng)PPT學習教案

1、會計學1無線傳輸?shù)卮艑蛳到y(tǒng)無線傳輸?shù)卮艑蛳到y(tǒng)內(nèi) 容1 概述2 系統(tǒng)組成3 使用案列第1頁/共30頁1 概 述（基本原理）井下儀器隨鉆具下井，完成對鉆具的俯仰角、靶方位角、工具面角等參數(shù)的實時測量，并通過發(fā)射儀將所測參數(shù)以電磁波形式發(fā)往地面。電磁波信號主要沿鉆柱傳輸，經(jīng)過地層返回到鉆具。地面系統(tǒng)接收井下傳輸?shù)男盘枺?jīng)過放大、去噪和解碼，將數(shù)據(jù)送至計算機終端，將鉆孔長度數(shù)據(jù)采集處理同時發(fā)送至計算機終端，計算機在軟件中將解碼數(shù)據(jù)和長度數(shù)據(jù)等進行綜合處理，恢復井下儀器的實測參數(shù)，并送到司鉆顯示器，以便指導操作工程師進行下一步的操作。第2頁/共30頁1 概 述（技術特點） 無線地磁導向系統(tǒng)主要應用于

2、大型非開挖鉆機的隨鉆定向導航，進行長距離、大深度以及復雜地貌、地況穿越工程的導向。技術特點適用性強。系統(tǒng)所有數(shù)據(jù)處理和導向指導工作都是隨鉆機安置處一個工作臺完成，相對于地面布磁引導的無線導向不受復雜地貌的限制時效性高。系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸通過電磁波無線傳輸，傳輸速度快等，相對于有線地磁導向在施工中節(jié)省線纜連接的時間長度自動跟蹤。系統(tǒng)自動跟蹤鉆桿鉆進時的長度，采樣率高，對于鉆桿的位置信息了解更準確和具體終端數(shù)據(jù)輸出齊套。系統(tǒng)軟件根據(jù)實測的導向數(shù)據(jù)與長度信息綜合處理，輸出鉆孔的二位剖面、平面圖、數(shù)據(jù)表等文件第3頁/共30頁內(nèi) 容1 概述2 系統(tǒng)組成3 使用案列第4頁/共30頁2 系統(tǒng)組成系統(tǒng)構成第5頁/共

3、30頁地面接收機接收來自接收天線的信號，通過對此信號進行一系列的放大、濾波、采集后，送入工控機中的信號處理解碼軟件進行數(shù)字濾波、干擾抑制、解調解碼，再將解碼數(shù)據(jù)發(fā)送給計算機軟件系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)恢復。同時完成鉆孔長度測量的數(shù)據(jù)采集和處理并傳輸至計算機軟件系統(tǒng)。第6頁/共30頁地面接收機地矛井筒地面100m線纜井下激勵的電磁信號，經(jīng)地層傳輸至地面地面接收方式為水平電位接收實際接收設備包括地錨、線纜以及井筒的連接器等。線纜將地錨與井筒之間接收的信號輸入到接收機的輸入引腳。 第7頁/共30頁 技 術 參 數(shù)輸入動態(tài)范圍：7V7V動態(tài)放大倍數(shù)：1106 50Hz處衰減大于100dB共模抑制比：80dB長度測

4、量范圍：09999.99m 精度：5%（單根）RS-485現(xiàn)場總線模塊第8頁/共30頁2.1.3 地面接收機（續(xù)）機箱內(nèi)部電源模塊：15V線性電源、+24V開關電源、+5V開關電源 放大濾波模塊：低噪聲放大器、抗混疊濾波器 數(shù)據(jù)采集模塊：數(shù)據(jù)采集電路 485總線模塊：HUB8485集線器 第9頁/共30頁 通過地面接收機與工控計算機通訊，實現(xiàn)鉆孔施工過程中工具面角、井斜角、方位角數(shù)值顯示和連續(xù)5個工具面角指示圖顯示。2.2 司鉆顯示器第10頁/共30頁2.3 天線總成鉆挺天線井下天線第11頁/共30頁2.3.1 鉆挺天線第12頁/共30頁 井下天線上、下兩部分之間相互絕緣，天線的中間部分為橡膠

5、層，可以承受高溫、震動、沖刷。井下天線上部安裝有座鍵環(huán)與鉆挺天線上端電氣導通，下部靠鉆鋌接頭內(nèi)的懸掛接頭來實現(xiàn)與鉆挺天線下端的電氣導通。2.3.2 井下天線第13頁/共30頁2.4 發(fā)射儀第14頁/共30頁 發(fā)射儀由電源電路、發(fā)射驅動電路、功率控制電路、發(fā)射匹配器等組成，其中，電源電路提供發(fā)射驅動電路和功率控制電路所需15V及5V電源。發(fā)射儀的工作流程是發(fā)射驅動電路通過RS485串口通信被動得到測量短節(jié)數(shù)據(jù)后進行數(shù)據(jù)編碼輸出，功率控制電路通過輸出端的反饋進行功率計算，調整發(fā)射匹配器的輸出，來達到發(fā)射驅動電路的恒功率輸出，信號饋送到井下天線以低頻電磁波方式實時向地面發(fā)送。2.4.1 發(fā)射儀組成第

6、15頁/共30頁電源電路 電源部分采用DC/DC輸入輸出隔離電源，電源設計中考慮了電池過放、短節(jié)的兼容性及電路的功耗等因素，性能指標定為：1）輸入電壓：DC +28V ；2）輸出電壓：DC 15V/0.1A 輸出紋波30mV DC +5V/0.1A 輸出紋波30mV3）工作控制：低電平有效，其中輸出電壓DC15V為一組可控輸出電源；發(fā)射驅動電路 發(fā)射驅動電路由通信單元、CPU控制單元、功率放大單元等構成，發(fā)射驅動電路實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)編碼、載波調制、工作模式設置、功率放大等功能。 2.4.2 發(fā)射儀模塊電路第16頁/共30頁功率控制電路 功率控制電路通過實時檢測功率放大器輸出端口A、B、C的電

7、壓、電流，進入乘法電路進行功率計算，信號輸出通過程控增益放大電路輸入到控制邏輯電路，最終與設定的標稱輸出功率比較，然后反饋到發(fā)射匹配器，并控制發(fā)射匹配器的輸出，以達到功率放大器的恒功率輸出。發(fā)射匹配器 發(fā)射匹配器是功率驅動輸出的最關鍵部分，受功率控制電路和CPU單元的控制，性能指標如下：1）輸入：DC +24V36V/0.5A ；2）輸出： DC 0 V 8V，電流 10A，額定輸出功率40W；3）平均效率： 80%；4）可控輸入： 0 V +5V；5）工作控制： 低電平有效。2.4.2 發(fā)射儀模塊電路（續(xù)）第17頁/共30頁2.5 電池組第18頁/共30頁測量原理 定向儀是利用已知的重力場和

8、地磁場做為基準來定義方向參數(shù)，即利用儀器坐標系與基準坐標系之間的相互關系來計算方向參數(shù)。儀器的三維坐標系為X、Y、Z、O直角坐標系，X軸為儀器軸向方向，Y軸垂直于儀器參考面方向，Z軸為與XOY平面正交方向。 三個加速度計Gx、Gy、Gz和三個磁通門Mx、My、Mz的敏感軸分別平行于OX、OY、OZ安裝。隨著儀器姿態(tài)的變化，各傳感器的輸出相應變化，根據(jù)傳感器伺服電路輸出電平并依據(jù)原理公式計算出儀器的方向參數(shù)。 定向儀還提供溫度參數(shù)的測量，采用溫度傳感器以及相應電路，隨溫度變化輸出相應的電壓。CPU對各加速度計、磁通門以及溫度傳感器進行采樣、計算和編碼，并向發(fā)射機發(fā)送數(shù)據(jù)。2.6 地磁導向儀第19

9、頁/共30頁2.6.1 地磁導向儀技術參數(shù) 技 術 參 數(shù)工作溫度：125工作壓力：105MPa抗震：20g rms 30300Hz俯仰角：-9090 0.2靶方位角：0360 1.5工具面角： 0360 2.0 第20頁/共30頁2.6.2 地磁導向儀組成第21頁/共30頁u電源電路 電源部分采用DC/DC輸入輸出隔離電源，電源設計中考慮了電池過放、短節(jié)的兼容性及電路的功耗等因素，性能指標定為： 1）輸入電壓： DC +64V 2）輸出電壓： DC +24V/0.15A 輸出紋波30mV DC +5V/0.1A 輸出紋波30mVu通信單元 通信單元包括標準RS485串口通信和TTL串口通信。

10、 1）RS485通信 RS485通信主要完成與PC機、發(fā)射機短節(jié)之間的通信。與PC機通信主要實現(xiàn)定向儀短節(jié)的標定、檢測和測試工作，與發(fā)射機短節(jié)間通信實現(xiàn)施工過程中實時數(shù)據(jù)傳輸。工作方式為串口工作方式三，波特率為1200B/S。 2）TTL通信 TTL通信主要完成與傳感器單元的實時數(shù)據(jù)通信，采用串口工作方式三，波特率為9600B/S。2.6.3 地磁導向儀模塊電路第22頁/共30頁u采集主控單元 采集主控單元主要實現(xiàn)工作模式轉換、數(shù)據(jù)格式轉換功能。 工作模式分為振動工作、連續(xù)工作、測試工作三種模式，其中振動工作模式可以設置工具面序列、俯仰角+靶方位角序列（動態(tài)、靜態(tài)可選）、全測量數(shù)據(jù)位；而連續(xù)工

11、作模式可以設置工具面序列、俯仰角+靶方位角序列（動態(tài)）、全測量數(shù)據(jù)位、全測量序列；測試工作模式為固定序列。 由于傳感器單元的數(shù)據(jù)幀格式和長度為固定模式，所以數(shù)據(jù)格式轉換主要完成將傳感器單元所測的實時數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)移位轉換和數(shù)據(jù)按設置要求進行數(shù)據(jù)組合。 u振動開關 振動開關單元為系統(tǒng)的初始啟動源，是實現(xiàn)地面和井下單元的互動通道，其中電路中采用了雙軸的微機械加速度計傳感器ADXL206芯片，可以測量短節(jié)橫向和縱向的振動變化，所測量信號進行比較后輸出邏輯信號進入單穩(wěn)態(tài)電路，輸出直接進入單片機采樣處理。2.6.3 地磁導向儀模塊電路（續(xù)）第23頁/共30頁u傳感器單元 傳感器單元是鉆孔中工程參數(shù)的主要測量部分，其主要功能是將安裝在骨架上的三個重力加速度計和三個磁通門傳感器所測的重力場、磁力場分量數(shù)據(jù)進行濾波、采集、計算工程量、數(shù)字化輸出，同時也采集電壓、溫度數(shù)據(jù)。2.6.4 地磁導