评价网 > 科教论文 > 工学毕业论文 > 通信工程论文 > 正文

多参数测井仪解码传输系统的设计.(一)-通信工程(3)

2013-06-13 01:23 一；高技术和可靠性的统一；系统的大兼容性和小的体积的统一；仪器和数据源多和测量时间少的统一。图1-1给出了典型的计算机测井系统方块图。
 对80年代各型计算机测井系统综合研究表明，计算机测井系统有如下的共同特征：[2]
1)大部分系统是以16位小型计算机支持的；
2)模块化和组合化的设计；
3)较强的系统兼容性；较高的可靠性；
4)易操作性；
5)运行的监视；
6)可诊断性和可维护性；
7)数字化信号的传输；
8)丰富的软件。

图 1-1 计算机测井系统方块图
Fig 1-1 Computer log well the systematic block diagram
1.3 地面预处理
 预处理主要功能可归结为，对上行信号的处理和对下行信号的处理。此外，监视信号、调零、应急控制、刻度控制方式和电源的控制等也是预处理器的功能。
 1)上行信号的处理。
 2)下行信号的处理。
 3)进行仪器调零。
 4)监视信号状态。
 5)对仪器电源的控制。
 无论何种测井系统的预处理器，其主要功能有这5个方面。各类型的处理器虽在功能上有共同性，但因系统的要求方面的差异，各预处理器的电路结构特性也有所不同。
 a 微机控制的预处理器
 在分布式的测井系统，仪器信号预处理器有不同的结构。每个仪器信号处理，由一个主处理单元和几个单元组合，在微机控制下共同完成。处理后的数据都通过微机总线送入存储器中，然后，再通过接口进入主计算机的系统总线。即它是一个输入输出控制器。结构见图1-2。

图 1-2 结构图
Fig 1-2 Structure chart
 b 仪器模块基本结构 
 图1-3是多种仪器组合数字信号的处理器部分结构图。它的数据格是异步传输格式，即为P2数据帧。数据含帧有10字仪器得数字数据。它与P1数据帧格式稍有差别。处理P2数据主要硬设备是大规模集成块HD1553帧。这是一个编码译码器，即所谓的ManchesterⅡ型编码译码器。

图 1-3 多参数组合仪处理器部分结构图

Fig 1-3 More than parameters make some structure charts of appearance processor up
1.4 传输系统的设计
1.4.1 系统性能指标
 a 信息传输方式：单向传输  
 b 信号传输率：5.859kbps
 c 传输误码率:<10-6
 d 传输电缆长度：5000~7000m(轴电缆)
1.4.2 传输媒质的设计
 从发送端设备到接收设备之间信号传递所经过的媒介，可以使无线的，也可以是有线的(包括光纤)。有线和无线均有多种传输媒介[3]。
 有线信道包括明线，对称电缆，同轴电缆和光缆。无线信道包括各种散射信道，地波 传播，短波电离层反射，超短波微波视距中继和人造卫星中继。
 二对端调制信道的数学模型表示如下：
 e0(t) = k(t)ei(t) + n(t)                         (1-1)
 各变量含义如下：
 ei(t) —  输入的已调信号
 e0(t) —  信道总输出波形
 n(t)  —  加性噪声
 k(t)  —  乘性干扰
 当k(t)随时间不变化或基本不变化时称为恒参信道，而当k(t)随时间变化的则称为随参信道。对测井系统传输部分来说，要求k(t)基本不随时间变化，以便于降低传输误码率。而对于各种传输媒质，若采用无线信道则明显不可行，例如，地波传播是贴着地面传输的 ，衰减比较大，且短波受天气干扰传输不稳定，其k(t)是随时间变化的，所以不适合测井系统。
 比起无线信道，有线信道则更适合测井数据传输，k(t)基本不随时间变化的，可视为恒参信道。为了充分利用传输媒质的作用，使其除了传输信息以外，还能够承受仪器的重量，因而大多数测井系统选择了电缆，并且要求其有较好的耐腐蚀性、耐辐射性和耐高温性，而且对张拉应力、拉伸长度、及信号的衰减和相移有一定的要求。 （科教作文网http://zw.NSEaC.com编辑发布）
1.4.3 传输方式的设计
 为了能将数据准确地传送至地面系统，必须设计合适的传输方式。由于测井系统数据传输受环境及传输线等因素的限制，通常传输方式是不能满足要求的。
 鉴于传输的距离比较长(大约在5～7km)，因而传输线路具有很明显的电阻和电容特性，其传输频带宽度明显变窄。因此采取一种合适的传输方式将是首先要解决的问题。
由于在测井系统中传输的信息量很大(如七参数测量系统，至少有七种模拟量，有的甚至是24路模拟量或更多)，若采用模拟信号基带传输方式，则传输一种模拟信号就需要一条传输线，这是很不经济的，另外它还受电缆频带的限制，会产生畸变。一般经常采用多路复用，它包括频分多路复用(FDM)与时分多路复用(TDM)[5]。
 FDM是将每一个信号调制到不同的频率，由于每一调制信号需要一定带宽，为避免互相干扰，信道之间被保护带隔开，保护带为频谱中未使用的部分。虽然FDM技术比较成熟，但也有缺点：
 1)信道的非线性效应，可产生别的信道频率成分，引起交流调制干扰噪声。
 2)串音会存在于相邻信道的频谱有较大重叠时。
 3)频分复用系统载频量大且滤波电路多，设备庞杂，不易小型化。
正是由于FDM的上述缺点，使测井系统的测量精度下降，另外，由于FDM技术采用了调制，因而需要产生正弦波。而井下温度高，使的各种器件温漂较大，很难产生稳定的载波信号，为此必须寻求其他方式。
 抽样定理指出，一个频带限制载(0，f)赫内的时间连续信号m(t)，如果以1/(2f)秒的间隔对它进行等间隔抽样，则m(t)将被所得到的抽样值完全确定。抽样定理使连续的基带信号有可能被在时间上离散出现的抽样脉冲值所代替。因而当抽样脉冲暂居较短时间时，在抽样脉冲之间就会留出时间空隙，利用这种空隙可传输其它信号的抽样值。因此，有可能沿一条信道同时传输多个基带信号。
    由于TDM传输方式采用分时制，因而更适合传输数字信号，可以很方便的和微处理器兼容，大大简化电路，缩小整机体积，且不存在串音等问题，但同时它要求传输媒质最高传输数据率要超过各路数据率的总和。由于测井系统传输的数据率不是很高，因而相比FDM传输方式，TDM更适合测井数据传输。
 由上面讨论可知，测井系统的数据传输可将各路模拟量数字化，再采用TDM传输方式。