随钻压力温度测量仪器的频率检测电路制造技术

一种随钻压力温度测量仪器的频率检测电路，包括信号调理电路、同步门电路、控制计数计算单元，信号调理电路包括压力信号调理电路和温度信号调理电路，同步门电路包括压力信号处理电路和温度信号处理电路；其中：所述的压力信号处理电路包括D触发器、与非门；所述的压力信号处理电路还包括第一压力信号跳变延迟电路，所述第一压力信号跳变延迟电路包括第二电阻、第二电容，第二电阻串接在所述压力信号调理电路的压力信号输出端与所述与非门的输入B端之间，第二电阻的第一端连接压力信号调理电路的压力信号输出端，第二电阻的第二端连接与非门的输入B端，第二电容的第一端连接第二电阻的第二端，第二电容的第二端接地。

Frequency Detection Circuit of Pressure and Temperature Measuring Instrument While Drilling

【技术实现步骤摘要】
随钻压力温度测量仪器的频率检测电路
本专利技术涉及石油钻探
，尤其涉及一种随钻压力温度测量仪器的频率检测电路。
技术介绍
随钻压力温度测量仪器是一种用于石油钻探领域的随钻测井仪器，习惯上也称之为随钻压力温度测量短节或PWD短节，所述随钻压力温度测量仪器与其他随钻测井仪器串接组合后用于随钻测井。所述随钻压力温度测量仪器包括有输出频率信号的压力传感器、输出频率信号的温度传感器、电源电路，还安装有频率检测电路及其他监控、测量与通信电路。当采用数字电路的频率检测电路测量频率时，通常可采用：时间门限测量法、标准频率比较测量法、等精度测量法。比较而言，等精度测量法的精度更高，等精度测量法有三种测频方法：(1)时间门限测量法，是在给定的时间区间T内对待测频率信号fx计数，若计数值为N，则fx的频率Fx＝N/T。(2)标准频率比较测量法，是在给定的时间区间T内对待测频率信号fx和基准频率信号f0分别计数，若计数值依次为N1、N2，则Fx＝f0*(N1/N2)。(3)等精度测量法，是先给定一个预置时间T，再由同步门电路产生一个与待测信号同步跳变的时间门信号TP；在时间门信号TP控制的时间区间内对待测频率信号fx和基准频率信号f0分别计数，计数值为NA、NB；则Fx＝f0*(NA/NB)。图1、图2、图3和图4是对
技术介绍
的说明：图1是现有技术中随钻压力、温度测量仪器的等精度频率检测电路的电路原理简图；图2是现有技术中压力信号的等精度频率检测电路的电路原理图；图3是现有的同步门电路的信号波形图。图4是现有的同步门电路出现的干扰波形图。图1中包括：压力温度传感器1、信号调理电路2、同步门电路3和控制计数计算单元4。图1中的压力温度传感器1是一个石英晶体压力温度计，其输出为传感器压力频率信号P0和传感器温度频率信号T0，压力频率信号P0经信号调理电路2中的压力信号调理电路2a处理后生成待测压力频率信号PX，温度频率信号T0经信号调理电路2中的温度信号调理电路2b处理后生成待测温度频率信号TX，控制计数计算单元的Tout输出端输出预置时间门信号T；待测压力频率信号PX、预置时间门信号T分别对应输入同步门电路3中压力信号处理电路3a的压力信号输入端、预置时间门信号输入端，经压力信号处理电路3a处理后分别生成压力计数信号PX1、压力同步时间门信号TP；待测温度频率信号TX、预置时间门信号T分别对应输入同步门电路3中温度信号处理电路3b的温度信号输入端、预置时间门信号输入端，经温度信号处理电路3b处理后分别生成温度计数信号TX1、温度同步时间门信号TT。图1中的控制计数计算单元4是由单片机或可编程门阵列器件(FPGA)或可编程逻辑器件(CPLD)为主体构成的电路单元，除Tout输出端外，还包括TP信号输入口TPin、PX1信号输入口PX1in、TT信号输入口TTin、TX1信号输入口TX1in。为简便起见，以下以压力频率信号P0为例叙述，本
技术实现思路
包括并适用于对T0温度信号的处理。图2仅绘出了压力频率信号P0的处理电路，图2也适合于温度频率信号T0的处理。图2中的压力信号调理电路2a由电阻R1、电容C1和反相器U1组成低通滤波和整形电路。同步门电路3a由D触发器U2和与非门U3组成。图2中的控制计数计算单元4与图1中所对应的内容一致。图2中，D触发器的CLK输入端口连接压力信号调理电路2a的待测压力频率信号PX输出端口，压力信号调理电路2a的待测压力频率信号PX输出端口同时连接与非门U3的B输入端口，压力信号调理电路2a的D端口连接控制计数计算单元4的Tout输出端口，压力信号调理电路2a的D端口用于输入预置时间门信号T，压力信号调理电路2a的Q端口连接与非门U3的A输入端口，压力信号调理电路2a的Q端口同时连接控制计数计算单元4的TPin输入端口。与非门U3的C输出端口连接控制计数计算单元4的PX1in输入端口。关于图2的工作原理结合图3的信号波形说明如下：被测频率信号P0，经压力信号调理电路2a中的RC电路滤波和门电路U1整形后得到信号PX，信号PX从同步门电路的U2的CLK输入端口输入，根据D触发器的工作原理，对于D端口输入的预置时间门信号T，Q端口将输出一个与PX的跳变同步的同步时间门信号TP。TP信号与PX信号经过U3后将产生一个受TP闸门控制的PX1信号。控制计数和计算单元4通过内部电路和程序控制，以TP信号为时间门对PX1信号计数得到NA，同时对控制计数和计算单元4内部标准频率信号f0计数得到NB，并且计算测得信号PX和信号P0的频率FX＝f0*(NA/NB)。再根据传感器的刻度关系式可计算出实际物理量压力的数值。关于图2测频电路存在的缺陷，公开刊物《电测与仪表》杂志2015年9月25日发表的《等精度频率测量的同步门电路设计改进》一文[文献1]中曾述及，在一定条件下存在干扰脉冲以致影响精度的问题。具体情况如图3和图4所示。图3是通常理想情况下的波形图，图4是出现干扰脉冲的波形图。干扰脉冲产生原因是：与非门U3的A端口所接收到的来自D触发器Q端口的信号是受PX信号跳变触发的，而与非门U3的B端口是直连PX信号。受D触发器延迟影响，A端口跳变相对于B端口跳变相应延迟，约10ns～20ns，因此，TP信号上升沿相对PX信号上升沿也相应延迟，如图4中dt表示。在TP信号延迟翻转时，若遇到PX信号正跳变，相比于没有遇到的情形，PX1信号就会多出现一个较窄的干扰脉冲，当该干扰脉冲间断地出现时，相比于没有出现的情形，会引起PX1信号计数增加1个计数，也即NA计数值将在NA和NA+1之间跳动，由FX的计算公式可知会影响频率测试的精度和稳定性。如果能避免上述干扰脉冲的发生，频率测试将更精确。
技术实现思路
为解决现有技术干扰脉冲发生的问题，本技术提供了一种随钻压力温度测量仪器的频率检测电路。一种随钻压力温度测量仪器的频率检测电路，包括信号调理电路、同步门电路、控制计数计算单元，信号调理电路包括压力信号调理电路和温度信号调理电路，同步门电路包括压力信号处理电路和温度信号处理电路；信号调理电路中压力信号调理电路的压力信号输入端用于连接随钻压力温度测量仪器的压力信号输出端，信号调理电路中温度信号调理电路的温度信号输入端用于连接随钻压力温度测量仪器的温度信号输出端；压力信号调理电路的压力信号输出端连接同步门电路中压力信号处理电路的压力信号输入端，压力信号处理电路的预置时间门信号输入端连接控制计数计算单元的预置时间门信号输出端，压力信号处理电路的压力同步时间门信号输出端连接控制计数计算单元的压力同步时间门信号输入端，压力信号处理电路的压力计数信号输出端连接控制计数计算单元的压力计数信号输入端；温度信号调理电路的温度信号输出端连接同步门电路中温度信号处理电路的温度信号输入端，温度信号处理电路的预置时间门信号输入端连接控制计数计算单元的预置时间门信号输出端，温度信号处理电路的温度同步时间门信号输出端连接控制计数计算单元的温度同步时间门信号输入端，温度信号处理电路的温度计数信号输出端连接控制计数计算单元的温度计数信号输入端；其中：所述的压力信号处理电路包括D触发器、与非门，D触发器的D端口为所述压力信号处理电路的预置时间门信号输入端本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种随钻压力温度测量仪器的频率检测电路，包括信号调理电路、同步门电路、控制计数计算单元，信号调理电路包括压力信号调理电路和温度信号调理电路，同步门电路包括压力信号处理电路和温度信号处理电路；信号调理电路中压力信号调理电路的压力信号输入端用于连接随钻压力温度测量仪器的压力信号输出端，信号调理电路中温度信号调理电路的温度信号输入端用于连接随钻压力温度测量仪器的温度信号输出端；压力信号调理电路的压力信号输出端连接同步门电路中压力信号处理电路的压力信号输入端，压力信号处理电路的预置时间门信号输入端连接控制计数计算单元的预置时间门信号输出端，压力信号处理电路的压力同步时间门信号输出端连接控制计数计算单元的压力同步时间门信号输入端，压力信号处理电路的压力计数信号输出端连接控制计数计算单元的压力计数信号输入端；温度信号调理电路的温度信号输出端连接同步门电路中温度信号处理电路的温度信号输入端，温度信号处理电路的预置时间门信号输入端连接控制计数计算单元的预置时间门信号输出端，温度信号处理电路的温度同步时间门信号输出端连接控制计数计算单元的温度同步时间门信号输入端，温度信号处理电路的温度计数信号输出端连接控制计数计算单元的温度计数信号输入端；其特征在于：所述的压力信号处理电路包括D触发器、与非门，D触发器的D端口为所述压力信号处理电路的预置时间门信号输入端，用于连接控制计数计算单元的预置时间门信号输出端，D触发器的CLK端口连接压力信号调理电路的压力信号输出端，D触发器的Q端口用于输出压力同步时间门信号，D触发器的Q端口连接控制计数计算单元的压力同步时间门信号输入端，D触发器的Q端口还连接与非门的输入A端，与非门的输入B端也连接压力信号调理电路的压力信号输出端，与非门的输出C端用于输出受同步门信号闸门控制的压力计数信号，与非门的输出C端连接控制计数计算单元的压力计数信号输入端；所述的压力信号处理电路还包括第一压力信号跳变延迟电路，所述第一压力信号跳变延迟电路包括第二电阻、第二电容，第二电阻串接在所述压力信号调理电路的压力信号输出端与所述与非门的输入B端之间，第二电阻的第一端连接压力信号调理电路的压力信号输出端，第二电阻的第二端连接与非门的输入B端，第二电容的第一端连接第二电阻的第二端，第二电容的第二端接地。...

【技术特征摘要】
1.一种随钻压力温度测量仪器的频率检测电路，包括信号调理电路、同步门电路、控制计数计算单元，信号调理电路包括压力信号调理电路和温度信号调理电路，同步门电路包括压力信号处理电路和温度信号处理电路；信号调理电路中压力信号调理电路的压力信号输入端用于连接随钻压力温度测量仪器的压力信号输出端，信号调理电路中温度信号调理电路的温度信号输入端用于连接随钻压力温度测量仪器的温度信号输出端；压力信号调理电路的压力信号输出端连接同步门电路中压力信号处理电路的压力信号输入端，压力信号处理电路的预置时间门信号输入端连接控制计数计算单元的预置时间门信号输出端，压力信号处理电路的压力同步时间门信号输出端连接控制计数计算单元的压力同步时间门信号输入端，压力信号处理电路的压力计数信号输出端连接控制计数计算单元的压力计数信号输入端；温度信号调理电路的温度信号输出端连接同步门电路中温度信号处理电路的温度信号输入端，温度信号处理电路的预置时间门信号输入端连接控制计数计算单元的预置时间门信号输出端，温度信号处理电路的温度同步时间门信号输出端连接控制计数计算单元的温度同步时间门信号输入端，温度信号处理电路的温度计数信号输出端连接控制计数计算单元的温度计数信号输入端；其特征在于：所述的压力信号处理电路包括D触发器、与非门，D触发器的D端口为所述压力信号处理电路的预置时间门信号输入端，用于连接控制计数计算单元的预置时间门信号输出端，D触发器的CLK端口连接压力信号调理电路的压力信号输出端，D触发器的Q端口用于输出压力同步时间门信号，D触发器的Q端口连接控制计数计算单元的压力同步时间门信号输入端，D触发器的Q端口还连接与非门的输入A端，与非门的输入B端也连接压力信号调理电路的压力信号输出端，与非门的输出C端用于输出受同步门信号闸门控制的压力计数信号，与非门的输出C端连接控制计数计算单元的压力计数信号输入端；所述的压力信号处理电路还包括第一压力信号跳变延迟电路，所述第一压力信号跳变延迟电路包括第二电阻、第二电容，第二电阻串接在所述压力信号调理电路的压力信号输出端与所述与非门的输入B端之间，第二电阻的第一端连接压力信号调理电路的压力信号输出端，第二电阻的第二端连接与非门的输入B端，第二电容的第一端连接第二电阻的第二端，第二电容的第二端接地。2.如权利要求1所述的随钻压力温度测量仪器的频率检测电路，包括信号调理电路、同步门电路、控制计数计算单元，信号调理电路包括压力信号调理电路和温度信号调理电路，同步门电路包括压力信号处理电路和温度信号处理电路；信号调理电路中压力信号调理电路的压力信号输入端用于连接随钻压力温度测量仪器的压力信号输出端，信号调理电路中温度信号调理电路的温度信号输入端用于连接随钻压力温度测量仪器的温度信号输出端；压力信号调理电路的压力信号输出端连接同步门电路中压力信号处理电路的压力信号输入端，压力信号处理电路的预置时间门信号输入端连接控制计数计算单元的预置时间门信号输出端，压力信号处理电路的压力同步时间门信号输出端连接控制计数计算单元的压力同步时间门信号输入端，压力信号处理电路的压力计数信号输出端连接控制计数计算单元的压力计数信号输入端；温度信号调理电路的温度信号输出端连接同步门电路中温度信号处理电路的温度信号输入端，温度信号处理电路的预置时间门信号输入端连接控制计数计算单元的预置时间门信号输出端，温度信号处理电路的温度同步时间门信号输出端连接控制计数计算单元的温度同步时间门信号输入端，温度信号处理电路的温度计数信号输出端连接控制计数计算单元的温度计数信号输入端；其特征在于：所述的压力信号处理电路包括第一D触发器、第一与非门，第一D触发器的D端口为所述压力信号处理电路的预置时间门信号输入端，用于连接控制计数计算单元的预置时间门信号输出端，第一D触发器的CLK端口连接压力信号调理电路的压力信号输出端，第一D触发器的Q端口用于输出压力同步时间门信号，第一D触发器的Q端口连接控制计数计算单元的压力同步时间门信号输入端，第一D触发器的Q端口还连接第一与非门的输入A端，第一与非门的输入B端也连接压力信号调理电路的压力信号输出端，第一与非门的输出C端用于输出受压力同步时间门信号闸门控制的压力计数信号，第一与非门的输出C端连接控制计数计算单元的压力计数信号输入端；所述的压力信号处理电路还包括第一压力信号跳变延迟电路，所述压力信号跳变延迟电路包括第二电阻、第二电容，第二电阻串接在所述压力信号调理电路的压力信号输出端与所述第一与非门的输入B端之间，第二电阻的第一端连接压力信号调理电路的压力信号输出端，第二电阻的第二端连接第一与非门的输入B端，第二电容的第一端连接第二电阻的第二端，第二电容的第二端接地；所述的温度信号处理电路包括第二D触发器、第二与非门，第二D触发器的D端口为所述温度信号处理电路的预置时间门信号输入端，用于连接控制计数计算单元的预置时间门信号输出端，第二D触发器的CLK端口连接温度信号调理电路的温度信号输出端，第二D触发器的Q端口用于输出温度同步时间门信号，第二D触发器的Q端口连接控制计数计算单元的温度同步时间门信号输入端，第二D触发器的Q端口还连接第二与非门的输入A端，第二与非门的输入B端也连接温度信号调理电路的温度信号输出端，第二与非门的输出C端用于输出受温度同步时间门信号闸门控制的温度计数信号，第二与非门的输出C端连接控制计数计算单元的温度计数信号输入端；所述的温度信号处理电路还包括第一温度信号跳变延迟电路，所述温度信号跳变延迟电路包括第三电阻、第三电容，第三电阻串接在所述温度信号调理电路的温度信号输出端与所述第二与非门的输入B端之间，第三电阻的第一端连接温度信号调理电路的温度信号输出端，第三电阻的第二端连接第二与非门的输入B端，第三电容的第一端连接第三电阻的第二端，第三电容的第二端接地。3.如权利要求1所述的随钻压力温度测量仪器的频率检测电路，包括信号调理电路、同步门电路、控制计数计算单元，信号调理电路包括压力信号调理电路和温度信号调理电路，同步门电路包括压力信号处理电路和温度信号处理电路；信号调理电路中压力信号调理电路的压力信号输入端用于连接随钻压力温度测量仪器的压力信号输出端，信号调理电路中温度信号调理电路的温度信号输入端用于连接随钻压力温度测量仪器的温度信号输出端；压力信号调理电路的压力信号输出端连接同步门电路中压力信号处理电路的压力信号输入端，压力信号处理电路的预置时间门信号输入端连接控制计数计算单元的预置时间门信号输出端，压力信号处理电路的压力同步时间门信号输出端连接控制计数计算单元的压力同步时间门信号输入端，压力信号处理电路的压力计数信号输出端连接控制计数计算单元的压力计数信号输入端；温度信号调理电路的温度信号输出端连接同步门电路中温度信号处理电路的温度信号输入端，温度信号处理电路的预置时间门信号输入端连接控制计数计算单元的预置时间门信号输出端，温度信号处理电路的温度同步时间门信号输出端连接控制计数计算单元的温度同步时间门信号输入端，温度信号处理电路的温度计数信号输出端连接控制计数计算单元的温度计数信号输入端；其特征在于：所述的压力信号处理电路包括第一D触发器、第一与非门，第一D触发器的D端口为所述压力信号处理电路的预置时间门信号输入端，用于连接控制计数计算单元的预置时间门信号输出端，第一D触发器的CLK端口连接压力信号调理电路的压力信号输出端，第一D触发器的Q端口用于输出压力同步时间门信号，第一D触发器的Q端口连接控制计数计算单元的压力同步时间门信号输入端，第一D触发器的Q端口还连接第一与非门的输入A端，第一与非门的输入B端也连接压力信号调理电路的压力信号输出端，第一与非门的输出C端用于输出受压力同步时间门信号闸门控制的压力计数信号，第一与非门的输出C端连接控制计数计算单...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：北京煜朗国际科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11