学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

用于井下信号传输的电磁感应信道研究

作　者: 刘宇
导　师: 张世平
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 仪器科学与技术
关键词: 随钻数据传输电磁感应调制解调频移键控
分类号: TN919.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 26次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

钻井过程中要求井下设备采集的数据能够快速实时的传到地面，电磁感应数据传输系统是实现数据高速传输的有效方法之一。本实验室建立了一套基于电磁感应的数据传输系统，实验系统采用频移键控（FSK）的方法，用数字信号对载波信号调制，利用钻杆接头处线圈间的电磁感应原理实现已调信号的非接触式传输。实验系统已经取得了很多进展，但是还有一些问题需要解决。首先，耦合器接触水后，接收到的信号会受到影响，信号线经过绝缘处理后，接收信号有时会受到影响，有时不会；其次，磁感应信道的谐振频率会随着下降到地下的钻杆节数增多而发生变化，要在电路上实现频率自适应调节。针对以上问题，本文首先建立了耦合器的电路模型，说明了电磁感应数据传输系统的原理，利用COMSOL多物理场耦合分析软件对耦合器电磁场进行了仿真，得到耦合器的磁场分布和信号传输的频率特性，仿真结果表明，对于单节耦合器，仿真结果与实测结果吻合较好。然后重新设计了基于DDS芯片AD9832和锁相环芯片NE564的调制解调电路，并增加了频率自适应调节电路和数据双向传输电路，来解决在磁感应传输信道谐振频率改变的情况下不能实现正常功能的问题，数据双向传输电路的设计实现了半双工通信。最后，在实验室已有条件下对设计的数据传输系统进行了实验。在无中继的情况下，可传输20节耦合器，实验中数据传输速率达到了115.2kbps。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-16
  1.1 课题背景及意义  8-9
  1.2 随钻测量技术  9
  1.3 随钻测量数据传输方式  9-12
    1.3.1 随钻测量数据无线传输技术  10-11
    1.3.2 随钻测量数据有线传输技术  11-12
  1.4 IntelliServ 智能钻杆技术  12-15
  1.5 本文主要研究内容  15-16
第2章电磁感应信道及感应耦合器的特性分析  16-29
  2.1 电磁感应信号传输原理  16-21
    2.1.1 耦合器模型  16-18
    2.1.2 电磁感应原理  18-20
    2.1.3 磁感应信道传输原理  20-21
  2.2 耦合器模型分析仿真  21-28
    2.2.1 有限元分析的基本原理  21-22
    2.2.2 COMSOL 仿真  22-28
  2.3 本章小结  28-29
第3章磁感应数据传输硬件电路设计  29-52
  3.1 总体设计  29
  3.2 FSK 调制解调原理  29-33
    3.2.1 FSK 信号描述  29-30
    3.2.2 FSK 调制原理  30-32
    3.2.3 FSK 解调原理  32-33
  3.3 调制电路设计  33-38
  3.4 解调电路设计  38-46
    3.4.1 锁相环的 FSK 解调原理  38-39
    3.4.2 锁相环的数学模型  39-42
    3.4.3 锁相环环路工作状态  42-43
    3.4.4 基于 SE564 的 FSK 解调电路  43-46
  3.5 控制与通信电路设计  46-48
  3.6 频率自适应调节设计  48-51
    3.6.1 频率自适应调节  48-50
    3.6.2 回差电平调整  50-51
  3.7 本章小结  51-52
第4章磁感应传输实验系统  52-59
  4.1 实验系统介绍  52-53
  4.2 感应耦合器设计  53-54
  4.3 数据传输实验  54-56
  4.4 频率自适应调节实验  56-58
  4.5 本章小结  58-59
结论  59-60
参考文献  60-64
致谢  64

用于井下信号传输的电磁感应信道研究

内容摘要

全文目录

相似论文