矿用泥浆脉冲无线随钻测量装置及其应用

针对采用中心通缆式钻杆作为信号传输通道的有线随钻测量装置存在的钻杆结构复杂、机械性能受限、抗干扰能力差等问题,研制了一种矿用泥浆脉冲无线随钻测量装置。该装置由防爆计算机、防爆键盘、防爆数据存储器、防爆测量探管、防爆压力变送器等组成,采用间歇模式工作:防爆测量探管中的测量短节检测到泥浆泵停泵信号后,采集钻孔轨迹参数、定向钻具状态参数等静态数据并进行编码;当检测到泥浆泵开泵信号后,防爆测量探管中的驱动短节依次发送静态数据、测量并发送动态数据,同时控制脉冲发生器调整水力通道的流道面积;防爆压力变送器采集泥浆泵压力信号并将其发送至防爆计算机;数据传输完成后,防爆测量探管停止工作,脉冲发生器内部流道恢复,泥浆泵压力变为正常值,开始定向钻进。试验结果表明,该装置工作稳定,测量数据准确,传输可靠,提高了定向钻进效率和安全性,满足煤矿井下各类煤层孔和岩层孔定向钻进需要,且可实现常规钻孔轨迹随钻测量。     

基于聚类算法的MWD泥浆脉冲信号识别研究

无线随钻测量MWD(Measurement While Drilling)利用泥浆脉冲进行信号的传输可以实时观测井底的相关数据,地面解码系统对接收到的泥浆脉冲信号进行正确的检测与识别是随钻测量的核心技术之一。然而,信道中存在的各种噪声会对信号的传输与识别造成干扰与误码。首先对曼彻斯特编码泥浆脉冲信号的噪声进行了分析,在此基础上将归一化最小均方(NLMS)自适应滤波算法去除泥浆脉冲信号的噪声,与传统滤波方法相比,NLMS自适应滤波算法能更有效的去除各种噪声并能有效的消除泵冲基值对波形的影响。然后针对得到的去噪泥浆脉冲信号的特点,建立泥浆脉冲识别模型,将聚类识别算法应用到了泥浆脉冲信号的识别。最后现场试验结果表明,该解码过程简单实用,具有可靠性高、误码率低等特点,符合工程应用的要求。     

无线随钻测量系统的数据压缩协议研究

在随钻测量系统中,目前采用的主要传输技术是泥浆压力波正负脉冲的方法,该方法所固有的缺点是信号传输速率低,因此,在低信号传输速率下,研究数据的压缩技术,从而提高信号的传输效率具有非常重要的意义。提出采用Huffman技术对数据进行压缩,从而实现随钻测量系统的高效传输。实验证明：压缩比可以满足实际应用需求,具有广泛的应用意义。     

用于MWD遥传系统的联合编码调制方法

遥传技术是随钻测量(MWD,measurement while drilling)系统中的一项关键技术,目前大多数MWD系统均采用泥浆脉冲方式进行数据传输.随着井深的增加,单纯的脉冲调制的传输性能会快速恶化.提出了一种联合卷积编码与脉冲间隔调制,构造出一种网格编码脉冲间隔调制(TC-PIM)方法.TC-PIM最大化调制输出序列之间的最小时间距离,从而获得显著的编码增益.TC-PIM可以用于随钻测量系统,以提高泥浆脉冲遥传系统的传输距离.     

基于2D-DCT变换的MWD遥传信号泵冲干扰消除方法

遥传技术是随钻测量(MWD,measurement while drilling)系统中的一项关键技术,目前大多数MWD系统均采用泥浆脉冲方式进行数据传输.钻井现场噪声环境复杂,特别是泥浆泵的泵冲干扰,其强度较大,如果其频率落入脉冲信号的带内,则会对地面接收信号造成严重干扰.因此若不能对脉冲信号带内的泵冲干扰进行很好的抑制,则会限制遥传系统对各种工况的适应能力.提出了一种基于二维离散余弦变换(2D-DCT)的泵冲干扰消除方法,该方法将地面接收到的一维泥浆压力信号转换为二维信号,然后进行2D-DCT变换,从而能在变换域进行泵冲干扰的消除处理.     

基于分段平均周期图的泥浆脉冲信号滤波方法

由于受到泥浆泵脉动、钻具震动等因素的干扰,井口立管采集到的随钻测量信号包含大量的干扰和噪声,严重影响信号解码后的正确性。首先对传输信道中产生干扰和噪声的因素进行分析,指出导致泥浆有用信号被淹没而无法识别其频率范围的原因,基于分段平均周期图法确定有用信号的频率范围,计算出最优的Hamming窗的窗口长度,并利用Hamming数字滤波器对随钻测量信号进行滤波并解码。通过对大港油田实测数据的仿真实验证明,该方法具有良好的滤波效果,误码率很低。     

实验动物用埋藏式心脏起搏器精密可调脉冲发生器设计

埋藏式心脏起搏器是一种植入体内的精密电子治疗仪器,它通过脉冲发生器发送电刺激脉冲刺激心脏使之收缩与舒张。针对国内起搏器脉冲发生器设计参数调节精度不高、可靠性低的问题,依据埋藏式心脏起搏脉冲发生器设计原理,设计了一款精密可调脉冲发生器,可实现对起搏脉冲幅度、脉宽和起搏频率的精密调整,实测幅度调整精度1.230 mV,脉宽调整精度0.1 ms,起搏频率调整精度1 bpm。该设计采用数字化控制,体积小、功耗低、可靠性高,具有脉冲参数精密可调的特性,可应用于多种实验动物体内。     

基于单片机的MRI仿真脉冲发生器的设计

在功能磁共振实验设计中,需要利用脉冲发生器模拟磁共振设备的扫描脉冲以实现精确的时间控制.本文提出了一种基于单片机PIC16F877的MRI仿真低频脉冲发生器设计方案,用于需要精准时序的功能磁共振实验设计.本装置的核心部分是单片机PIC16F877,通过单片机的软件来产生不同频率和占空比的脉冲波.通过选择开关采实现脉冲周期和占空比的调节;同时用数码管LED显示脉冲的相应周期.由此装置得到的脉冲幅度为5V,可调周期范围是0.5s～8.0s,精度为0.1s.占空比有20%、30%、40%、50%4种可调.这种MRI仿真脉冲发生器使用简单方便,产生的低频脉冲精度高并且稳定性好,能很好的模拟功能磁共振实验中需要的脉冲信号.     

一种高速可控脉冲信号发生器的设计与实现

本文介绍了一种基于FPGA高速和可编程的特点,配合外围器件,设计并实现脉冲信号发生器的方法。该脉冲信号发生器具育四种可控的输出模式,可以输出频率为数百兆持兹的高速脉冲信号。利用VHDL／Verilog HDL语言编写了核心模块,并在Altera公司提供的Quartus II6．0开发软件上实现了仿真通过。经实际验证,该实现方法达到设计要求     

基于MCU和CPLD的脉冲发生器

本文主要介绍了一种在固定周期内可发送任意个数脉冲的信号发生器,用来进行伺服电机运动控制系统中的脉冲发送。设计中利用了89S52简单灵活、成本低廉且具备与上位机进行简单通信的功能,结合复杂可编程逻辑器件(CPLD)集成度高、可靠性强、功能灵活和运行速度快的特点,利用ALTERA公司的QuartusⅡ软件进行设计并硬件实现,最终得到了在6.5536ms控制周期内能发送任意个数脉冲的脉冲发生器。经实践验证,该脉冲发生器能满足大部分伺服电机控制系统的需求