專利名稱：檢測信號的衰減與相移測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種隨鉆電磁波傳播電阻率儀器的檢測信號的衰減與相移測量方法。
背景技術(shù)：
隨鉆電磁波電阻率儀器可以通過測定地層電阻率的方法，指導(dǎo)隨鉆井眼軌跡盡可能地在儲層的較上層位內(nèi)前進，從而有效地增大儲層的泄出面積，提高油井產(chǎn)量與采收率。隨鉆電磁波電阻率儀器，用多個“單發(fā)雙收”線圈組合，通過測量兩個接收線圈信號之間的幅度比與相位差，來確定地層電阻率的特性。如圖1所示，T表示單個的發(fā)射線圈， 負責(zé)發(fā)射測量激勵信號；Rl是靠近發(fā)射線圈的接收線圈，測得的信號在圖2中用Rl表示； R2是離發(fā)送線圈較遠的那個接收線圈，測量信號在圖2中用R2表示。發(fā)射信號是數(shù)字合成的正弦波，由晶體振動器驅(qū)動，所以即使在高溫環(huán)境下，其頻率漂移誤差也可以不計。傳統(tǒng)儀器用峰值保持電路采樣兩個接收信號，再用模數(shù)轉(zhuǎn)換電路測出它們的幅度(圖2中AO與B0)，然后計算其比值。用比較器將接收信號整形，形成一個高速計數(shù)電路的啟動與關(guān)閉控制信號，并用計數(shù)值的多少表征兩個測量信號之間的相位差，圖2中的 (θ 1- θ 2λ這種方法的硬件結(jié)構(gòu)需要采用模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、兩路峰值保持電路、兩個比較器，與一個高速計數(shù)電路，電路板的尺寸較大，功耗也高，硬件的成本較高，使用的儀器多，各種儀器容易受到溫度、震動與老化等因素的影響，調(diào)試和維護也不方便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供的一種檢測信號的衰減與相移測量方法，簡化了儀器的硬件結(jié)構(gòu)，從而可以使儀器在整體上減少來自溫度、震動與老化等方面的影響，節(jié)省電路板尺寸與功耗， 降低硬件成本，方便調(diào)試與維護工作。為了達到上述目的，本發(fā)明提供一種檢測信號的衰減與相移測量方法，包含以下步驟
步驟1、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路分別對兩個接收信號進行多點模數(shù)轉(zhuǎn)換； 步驟2、計算近接收器信號的幅度AO和遠接收器信號的幅度BO ； 步驟3、計算接收信號的幅度比值Β0/Α0，獲得接收信號的衰減特性； 步驟4、計算近接收器信號的相位θ 1和遠接收器信號的相位θ 2 ； 步驟5、計算兩接收器信號之間的相位差，即相移。所述的步驟1中，用發(fā)射信號頻率整數(shù)倍的速率，對兩個接收信號進行多點模數(shù)轉(zhuǎn)換。所述的步驟1中，兩路接收信號是通過從一個發(fā)射信號源得到的，它們的角頻率為ω ；
近接收器采集到的數(shù)據(jù)序列表示為ai (i=0, 1，2，…η)，遠接收器采集到的有用數(shù)據(jù)序列表示為 bi(i=l，2，3，...η)；
al=A0*SIN(co*tl-θ 1)(1)
a2=A0*SIN(co*t2_ θ 1) =A0*SIN( ω * (tl+Δ t) - θ 1)(2)
a3=A0*SIN(co*t3_ θ 1) =A0*SIN( ω * (tl+2* Δ t) - θ 1) =A0*cos (ω *tl_ θ 1) (3)
其中，AO代表近接收器采集到的信號的幅度，θ 1代表近接收器采集到的信號的相位， al, a2. . . an表示在tl，t2. . . tn共η個采樣時刻，近接收器所采集到的數(shù)據(jù)；
Μ^0*8ΙΝ(ω* 1-θ2)(4)
b2=B0*SIN(co*t2- θ 2) =B0*SIN( ω * (tl+Δ t) - θ 2)(5)
b3=B0*SIN(co*t3_ θ 2) =B0*SIN( ω * (tl+2* Δ t) - θ 2) =B0*cos (ω *tl_ θ 2) (6)
其中，BO代表遠接收器采集到的信號的幅度，θ 2代表遠接收器采集到的信號的相位， bl, b2. · · bn表示在tl, t2. . . tn共η個采樣時刻，遠接收器所采集到的數(shù)據(jù)。所述的步驟2包含以下步驟
步驟2. 1、根據(jù)公式(1)和公式(3)，得到A0*A0=aNal+a3^3，由此求出近接收器信號的幅度AO ；
步驟2. 2、利用(a2, a4)，(a3, a5)，(a4, a6)……組合，獲得多個幅度值A(chǔ)O ； 步驟2. 3、用統(tǒng)計方法得到精準(zhǔn)的近接收器信號幅度AO的測量結(jié)果； 利用同樣的方法，計算得到遠接收器信號的幅度B0。所述的步驟2. 3中，將多個AO值排序，用中間一半數(shù)量的平均值作為近接收器信號幅度的測量結(jié)果。所述的步驟4包含以下步驟
步驟4. 1、根據(jù)公式(1)和公式(2)，通過三角函數(shù)變換，可以得到接收器信號的相位
θ 1
Cos (ω *tl_ θ 1+ ω * Δ t/2) = (a2_al)/(2*A0*Sin(ω * Δ t/2)) 即θ 1= ω *tl+ ω Φ Δ t/2-arcCos((a2~al)/(2*A0*Sin (ω Φ Δ t/2))) (7) 步驟4. 2、同理計算得到遠接收器信號的相位θ 2
θ 2= ω *tl+ ω * Δ t/2-arcCos((b2_bl)/(2*B0*Sin(ω * Δ t/2)))(8)
θ 1- θ 2 = arcCos ((b2 — bl)/(2 氺 BO 氺 Sin(co*At/2))) -arcCos ( (a2-al) / O*A0*Sin(co*At/2))) (9)。所述的步驟4中，計算多個相位差的值后，求平均，以得到更準(zhǔn)確的測量結(jié)果。本發(fā)明只保留傳統(tǒng)方法中的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，其余兩路峰值保持電路，兩個比較器， 與一個高速計數(shù)電路，都省去。其優(yōu)點是減少儀器將減少溫度、震動與老化等因素的影響， 可以減小電路板尺寸與功耗，降低硬件成本，為調(diào)試與維護工作提供方便。


圖1是線圈的結(jié)構(gòu)示意圖2是檢測信號的相位與幅度示意圖； 圖3是利用本發(fā)明對檢測信號進行處理的示意圖。
具體實施例方式以下根據(jù)圖3，具體說明本發(fā)明的較佳實施例。如圖3所述，Rl波表示近接收器得到的信號，R2波形代表遠接收器獲得的信號，豎線表示用發(fā)射信號頻率整數(shù)倍的速率，對兩個接收信號進行多點模數(shù)轉(zhuǎn)換。隨后，對采集到的兩個數(shù)據(jù)序列進行處理，得到接收信號之間的幅度比與相位差。該檢測信號的衰減與相移測量方法，包含以下步驟 步驟1、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路分別對兩個接收信號進行多點模數(shù)轉(zhuǎn)換；
用發(fā)射信號頻率整數(shù)倍的速率，對兩個接收信號進行多點模數(shù)轉(zhuǎn)換；本實施例采用8 倍值，如果用其它數(shù)值，則原理相同；
兩路接收信號是通過從一個發(fā)射信號源得到的，它們的角頻率為ω ； 近接收器采集到的數(shù)據(jù)序列表示為ai (i=0, 1，2，···!!)，遠接收器采集到的有用數(shù)據(jù)序列表示為 bi(i=l，2，3，...η)；
al=A0*SIN(co*tl-θ 1)(1)
a2=A0*SIN(co*t2_ θ 1) =A0*SIN( ω * (tl+Δ t) - θ 1)(2)
a3=A0*SIN(co*t3_ θ 1) =A0*SIN( ω * (tl+2* Δ t) - θ 1) =A0*cos (ω *tl_ θ 1) (3)
其中，AO代表近接收器采集到的信號的幅度，θ 1代表近接收器采集到的信號的相位， al, a2. . . an表示在tl，t2. . . tn共η個采樣時刻，近接收器所采集到的數(shù)據(jù)；
bl=B0*SIN(co*tl-θ 2)(4)
b2=B0*SIN(co*t2- θ 2) =B0*SIN( ω * (tl+Δ t) - θ 2)(5)
b3=B0*SIN(co*t3_ θ 2) =B0*SIN( ω * (tl+2* Δ t) - θ 2) =B0*cos (ω *tl_ θ 2) (6)
其中，BO代表遠接收器采集到的信號的幅度，θ 2代表遠接收器采集到的信號的相位， bl, b2. · · bn表示在tl, t2. . . tn共η個采樣時刻，遠接收器所采集到的數(shù)據(jù)。
步驟2、計算近接收器信號的幅度AO和遠接收器信號的幅度BO ；
步驟2. 1、根據(jù)公式(1)和公式(3)，得到A0*A0=aNal+a3^3，由此求出近接收器信號的幅度AO ；
步驟2. 2、利用(a2, a4)，(a3, a5)，(a4, a6)……組合，獲得多個幅度值A(chǔ)O ；
步驟2. 3、用統(tǒng)計方法得到精準(zhǔn)的近接收器信號幅度AO的測量結(jié)果；
將多個AO值排序，用中間一半數(shù)量的平均值作為近接收器信號幅度的測量結(jié)果。
6
利用同樣的方法，計算得到遠接收器信號的幅度BO ；
步驟3、計算接收信號的幅度比值Β0/Α0，獲得接收信號的衰減特性；
步驟4、計算近接收器信號的相位θ 1和遠接收器信號的相位θ 2 ；
步驟4. 1、根據(jù)公式(1)和公式(2)，通過三角函數(shù)變換，可以得到接收器信號的相位
θ 1
Cos (ω *tl_ θ 1+ ω * Δ t/2) = (a2_al)/(2*A0*Sin(ω * Δ t/2)) 即θ 1= ω *tl+ ω Φ Δ t/2-arcCos((a2-al)/(2*A0*Sin (ω Φ Δ t/2)))(7)
步驟4. 2、同理計算得到遠接收器信號的相位θ 2 θ 2= ω *tl+ ω * Δ t/2-arcCos((b2_bl)/(2*B0*Sin(ω * Δ t/2)))(8)
步驟5、計算兩接收器信號之間的相位差，即相移； θ 1- θ 2 = arcCos ((b2 — bl)/(2 氺 BO 氺 Sin(co*At/2))) —arc Cos ( (a2-al) / (2*A0*Sin(co*At/2))) (9)
與幅度方法相似，可以計算多個相位差的值后，求平均，以得到更準(zhǔn)確的測量結(jié)果。盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實施例作了詳細介紹，但應(yīng)當(dāng)認識到上述的描述不應(yīng)被認為是對本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求
1.一種檢測信號的衰減與相移測量方法，其特征在于，包含以下步驟 步驟1、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路分別對兩個接收信號進行多點模數(shù)轉(zhuǎn)換；步驟2、計算近接收器信號的幅度AO和遠接收器信號的幅度BO ； 步驟3、計算接收信號的幅度比值Β0/Α0，獲得接收信號的衰減特性； 步驟4、計算近接收器信號的相位θ 1和遠接收器信號的相位θ 2 ； 步驟5、計算兩接收器信號之間的相位差，即相移。
2.如權(quán)利要求1所述的檢測信號的衰減與相移測量方法，其特征在于，所述的步驟1 中，用發(fā)射信號頻率整數(shù)倍的速率，對兩個接收信號進行多點模數(shù)轉(zhuǎn)換。
3.如權(quán)利要求2所述的檢測信號的衰減與相移測量方法，其特征在于，所述的步驟1 中，兩路接收信號是通過從一個發(fā)射信號源得到的，它們的角頻率為ω ；近接收器采集到的數(shù)據(jù)序列表示為ai (i=0, 1，2···η)，遠接收器采集到的有用數(shù)據(jù)序列表示為 bi (i=l, 2，3，...η)；al=A0*SIN(co*tl-θ 1)(1)a2=A0*SIN(co*t2_ θ 1) =A0*SIN( ω * (tl+Δ t) - θ 1)(2)a3=A0*SIN(co*t3_ θ 1) =A0*SIN( ω * (tl+2* Δ t) - θ 1) =A0*cos (ω *tl_ θ 1) (3)其中，AO代表近接收器采集到的信號的幅度，θ 1代表近接收器采集到的信號的相位， al, a2. . . an表示在tl，t2. . . tn共η個采樣時刻，近接收器所采集到的數(shù)據(jù)；bl=B0*SIN(co*tl-θ 2)(4)b2=B0*SIN(co*t2- θ 2) =B0*SIN( ω * (tl+Δ t) - θ 2)(5)b3=B0*SIN(co*t3_ θ 2) =B0*SIN( ω * (tl+2* Δ t) - θ 2) =B0*cos (ω *tl_ θ 2) (6)其中，BO代表遠接收器采集到的信號的幅度，θ 2代表遠接收器采集到的信號的相位， bl, b2. · · bn表示在tl, t2. . . tn共η個采樣時刻，遠接收器所采集到的數(shù)據(jù)。
4.如權(quán)利要求3所述的檢測信號的衰減與相移測量方法，其特征在于，所述的步驟2包含以下步驟步驟2. 1、根據(jù)公式(1)和公式(3)，得到A0*A0=aNal+a3^3，由此求出近接收器信號的幅度AO ；步驟2. 2、利用(a2, a4)，(a3, a5)，(a4, a6)……組合，獲得多個幅度值A(chǔ)O ；步驟2. 3、用統(tǒng)計方法得到精準(zhǔn)的近接收器信號幅度AO的測量結(jié)果；利用同樣的方法，計算得到遠接收器信號的幅度B0。
5.如權(quán)利要求4所述的檢測信號的衰減與相移測量方法，其特征在于，所述的步驟2.3 中，將多個AO值排序，用中間一半數(shù)量的平均值作為近接收器信號幅度的測量結(jié)果。
6.如權(quán)利要求4所述的檢測信號的衰減與相移測量方法，其特征在于，所述的步驟4包含以下步驟步驟4. 1、根據(jù)公式(1)和公式(2)，通過三角函數(shù)變換，可以得到接收器信號的相位θ 1 Cos (ω *tl_ θ 1+ ω * Δ t/2) = (a2_al)/(2*A0*Sin(ω * Δ t/2)) 即θ 1= ω *tl+ ω Φ Δ t/2-arcCos((a2-al)/(2*A0*Sin (ω Φ Δ t/2))) (7) 步驟4. 2、同理計算得到遠接收器信號的相位θ 2θ 2= ω *tl+ ω * Δ t/2-arcCos((b2_bl)/(2*B0*Sin(ω * Δ t/2))) (8) θ 1- θ 2 = arcCos ((b2 — bl)/(2 氺 BO 氺 Sin(co*At/2))) -arcCos ( (a2-al) / O*A0*Sin(co*At/2))) (9)。
7.如權(quán)利要求6所述的檢測信號的衰減與相移測量方法，其特征在于，所述的步驟4 中，計算多個相位差的值后，求平均，以得到更準(zhǔn)確的測量結(jié)果。
全文摘要
一種檢測信號的衰減與相移測量方法，只保留傳統(tǒng)方法中的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，其余兩路峰值保持電路，兩個比較器，與一個高速計數(shù)電路，都省去。本方法計算得到接收信號的衰減特性和相位差，其優(yōu)點是減少儀器將減少溫度、震動與老化等因素的影響，可以減小電路板尺寸與功耗，降低硬件成本，為調(diào)試與維護工作提供方便。
文檔編號G01R25/00GK102508032SQ20111034524
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月4日
發(fā)明者吳大囡, 畢東杰 申請人:上海神開石油化工裝備股份有限公司, 上海神開石油設(shè)備有限公司