一种利用ＯＦＤＭ技术实现高速传输的遥传系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种利用ＯＦＤＭ技术实现高速传输的遥传系统。随着多年来不断地对石油勘探和开发，越来越要求人们对低电阻率、低孔隙度、低渗透率以及较小的油气藏能够识别，就需要研制出高精度的石油勘探设备用于现场生产，其关键问题是需要提高电缆的传输速率。本实用新型专利技术的一种利用ＯＦＤＭ技术实现高速传输的遥传系统，该系统包括：至少一个地面收发器和至少一个井下收发器，地面收发器和井下收发器发送、接收采用正交频分复用（ＯＦＤＭ）方式调制后的信号。本实用新型专利技术采用先进的ＯＦＤＭ传输技术和高速ＤＳＰ数字信号处理系统、大规模集成电路ＦＰＧＡ，具有有高达５６０ｋ的７０００ｍ电缆传输速率，并且稳定性好、抗干扰能力强、适应性强。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属测井
，涉及石油测井电缆传输遥传系统，具体指一种利用 OFDM技术实现高速传输的遥传系统。技术背景随着多年来不断地对石油勘探和开发，越来越要求人们对低电阻率、低孔隙度、低 渗透率以及较小的油气藏能够识别，就需要研制出高精度的石油勘探设备用于现场生产， 其关键问题是需要提高电缆的传输速率。目前国外，阿特拉斯的ECLIPS-5700测井系统电缆传速速率为300K，斯伦贝谢的 MAXIS-5 00达到500k。国内当前已研制或正在使用的国产石油测井仪器的电缆传输系统的 速率大多数为100K或300K，尽管也有研制出高达430k、500k的高速传速率电缆遥传测井系 统，但是由于其传输速率、稳定性等因素的限制，目前仍没能得到广泛的应用，怎样实现高 速长距离传输，是国内外企业不断研究的重点
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种利用OFDM技术实现高速传输的遥传系 统，采用先进的OFDM传输技术和高速DSP数字信号处理系统、大规模集成电路FPGA，具有高 达560k的7000m电缆传输速率，并且稳定性好、抗干扰能力强、适应性强。为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案为一种利用OFDM技术实现高速传输的遥传系统，该系统包括至少一个地面收发器 和至少一个井下收发器，地面收发器包括地面方式变压器、驱动器、差分放大器、数字信号 处理器(DSP)，驱动器和差分放大器并行接入方式变压器地面收发器，井下收发器包括井下 方式变压器、驱动器、差分放大器、数字信号处理器，驱动器和差分放大器并行接入井下方 式变压器；地面收发器和井下收发器采用7芯铠装测井电缆进行信号传输，地面收发器和 井下收发器发送、接收采用正交频分复用(OFDM)方式调制后的信号。上述地面收发器还包括可编程门阵列(FPGA)，可编程门阵列(FPGA)与数字信号 处理器(DSP)连接，驱动器连接一模拟开关来自PC机的命令经过数字信号处理器和可编程门阵列处理后变成调制信号，该 数字信号经过与数字信号处理器连接的D/A转换器变为模拟信号，模拟信号通过与D/A转 换器依次连接的线性放大器和增益放大器放大后，由模拟开关将选择的信号传送给驱动 器，由驱动器将信号驱动到地面方式变压器；来自井下的信号经地面的方式变压器传输到差分放大器，差分放大器将差分信号 变为单极性信号后，由与其依次连接的增益放大器、模拟开关和低通滤波器处理后，由连接 在低通滤波器和可编程门阵列之间的A/D转换器转换为数字信号，该数字信号再通过可编 程门阵列和数字信号处理器处理解出后送回PC机。上述地面收发器还包括一个压控振荡器(VCO)，压控振荡器(VCO)与可编程门阵列(FPGA)连接。 上述井下收发器还包括可编程门阵列(FPGA)，可编程门阵列(FPGA)与数字信号 处理器(DSP)连接，驱动器连接一模拟开关来自井下仪器的数据经数字信号处理器和可编程门阵列处理后变为数字信号，该 数字信号经过与数字信号处理器连接的D/A转换器转变为模拟信号，模拟信号再由与D/A 转换器连接的线性放大器放大后，由模拟开关将选择的信号传送给驱动器，由驱动器将信 号驱动到井下方式变压器；来自地面的信号经井下方式变压器传输到差分放大器，差分放大器将差分信号变 为单极性信号后，由与其依次连接的增益放大器、模拟开关和低通滤波器处理后，经过连接 在低通滤波器和可编程门阵列之间的A/D转换器转换为数字信号，该数字信号再通过可编 程门阵列和数字信号处理器处理解出真实命令字后送到相应的井下仪器。上述测井电缆的传输频段为5k_120k。本技术相对于现有技术，具有以下优点和效果(1)利用OFDM技术，可以消除符号间干扰，提高了系统传输的可靠性，同时可实现 560k高速测井电缆传输，稳定性好、抗干扰能力强、适应性强。(2)自适应电缆匹配，根据测井电缆的传输特性和延迟特性，可以匹配电缆的长度 范围在3000-7000米内，保证长距离情况下的高速精确传输。(3)设置的压控振荡器(VCO)，可以进行自适应时钟调节，即由地面VCO自动调地 面与井下的时钟同步，以便地面、井下调制解调器采样时钟保持同步，保证了可靠的传送精度。(4)地面和井下的上下行信号传输处理时经过选通门，接收到的信号和发送的信 号通过模拟开关选择使其仅在有效的时间内通过，有效减少信号干扰。附图说明图1 本技术遥传系统原理框图。图2 本技术遥传系统硬件图。图3 发送数据调制程序流程框图。图4 接收数据解调程序流程框图。五具体实施方式本技术主要为了实现测井遥传电缆系统560k的高速传输，采用先进的OFDM 传输技术和高速DSP数字信号处理系统、大规模集成电路FPGA、使其传输能力达到560k/s。该系统依据OFDM(正交频分复用)技术，其基本原理为把给定的频带分成若干子 信道，各个子信道用相互正交的载波将高速的串行数据信号转换成并行的低速数据流分配 到每个子信道上进行传输，调制后的信号为各个子信道的叠加。其时域抽样满足IFFT关系 式，就保证了各个子信道间的正交性。正交信号在接收端可以应用相关技术分开，这样减少 了子信道间的相互串扰。由于子信道上的的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信 道可以看作成平坦性衰减，从而可以消除符号间干扰，提高了系统传输的可靠性。并且根据7000米7芯铠装测井电缆的传输特性和延迟特性，利用其传输特性最佳的5k-120k频段，根据OFDM原理来设计560k的高速测井遥传系统。OFDM的基本参数为 子信道数为110，子信道间隔lk，使用64QAM调制方式，FFT长度512。参见图1，通过DSP读取需要发送的数据，并对其逐步进行扰码、TCM编码、OFDM调 制后，数据送到的“D/A”进行数模转换、放大、模拟开关、驱动后送到方式变压器，通过电缆 进行数据传输，经过电缆传送过来的信号由方式变器提取出来，经放大、模拟开关、滤波、A/ D后送进DSP，DSP对接收到的数字信号进行OFDM解调、TCM解码、解扰等处理得到送过来的 原始数据。参见图2，本技术提供的遥传系统，利用OFDM技术实现高速传输，该系统包 括至少一个地面收发器和至少一个井下收发器，地面收发器和井下收发器采用7芯铠装 测井电缆进行信号传输，地面收发器和井下收发器发送、接收采用正交频分复用(OFDM)方 式调制后的信号。地面收发器包括地面方式变压器、驱动器PHA12、差分放大器AMP03、数字信号处 理器(DSP)和可编程门阵列(FPGA)，数字信号处理器(DSP)主要由设置在地面箱体内遥 传板的ADSP21060数字信号处理芯片构成，可编程门阵列(FPGA)采用大规模集成芯片 EP2C35，驱动器PHA12和差分放大器AMP03并行接入方式变压器，驱动器PHA12连接一模拟 开关HI 5051，数字信号处理器(DSP)和可编程门阵列(FPGA)相连接来自PC机的命令经过数字信号处理器和可编程门阵列处理后变成数字信号，该 数字信号经过与数字信号处理器(DSP)连接的D/A转换器LTC1668I变为模拟信号，模拟信 号通过与D/A转换器LTC1668I依次连接的线性放大器0PA227和可控增益放大器AD526放 大后，由模拟开关HI5051本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用ＯＦＤＭ技术实现高速传输的遥传系统，该系统包括：至少一个地面收发器（１）和至少一个井下收发器（２），地面收发器（１）包括地面方式变压器、驱动器、差分放大器、数字信号处理器ＤＳＰ，驱动器和差分放大器并行接入方式变压器地面收发器，井下收发器（２）包括井下方式变压器、驱动器、差分放大器、数字信号处理器，驱动器和差分放大器并行接入井下方式变压器；地面收发器（１）和井下收发器（２）采用７芯铠装测井电缆（３）进行信号传输，其特征在于：所述地面收发器（１）还包括可编程门阵列ＦＰＧＡ，可编程门阵列ＦＰＧＡ与数字信号处理器ＤＳＰ连接，驱动器连接一模拟开关：来自ＰＣ机的命令经过数字信号处理器和可编程门阵列处理后变成调制信号，该数字信号经过与数字信号处理器连接的Ｄ／Ａ转换器变为模拟信号，模拟信号通过与Ｄ／Ａ转换器依次连接的线性放大器和增益放大器放大后，由模拟开关将选择的信号传送给驱动器，由驱动器将信号驱动到地面方式变压器；来自井下的信号经地面的方式变压器传输到差分放大器，差分放大器将差分信号变为单极性信号后，由与其依次连接的增益放大器、模拟开关和低通滤波器处理后，由连接在低通滤波器和可编程门阵列之间的Ａ／Ｄ转换器转换为数字信号，该数字信号再通过可编程门阵列和数字信号处理器处理解出后送回ＰＣ机；所述井下收发器（２）还包括可编程门阵列ＦＰＧＡ，可编程门阵列ＦＰＧＡ与数字信号处理器ＤＳＰ连接，驱动器连接一模拟开关：来自井下仪器的数据经数字信号处理器和可编程门阵列处理后变为数字信号，该数字信号经过与数字信号处理器连接的Ｄ／Ａ转换器转变为模拟信号，模拟信号再由与Ｄ／Ａ转换器连接的线性放大器放大后，由模拟开关将选择的信号传送给驱动器，由驱动器将信号驱动到井下方式变压器；来自地面的信号经井下方式变压器传输到差分放大器，差分放大器将差分信号变为单极性信号后，由与其依次连接的增益放大器、模拟开关和低通滤波器处理后，经过连接在低通滤波器和可编程门阵列之间的Ａ／Ｄ转换器转换为数字信号，该数字信号再通过可编程门阵列和数字信号处理器处理解出真实命令字后送到相应的井下仪器。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李智明，肖江涛，熊志华，许鹏，赵宏斌，左三林，张旻，高怡，王芳，王娟，
申请(专利权)人：西安威尔罗根能源科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：87[中国|西安]