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一种电缆测井地面辅助信号的模拟装置
申请号	CN201410610722.9	申请日	2014-11-03	公开(公告)号	CN104373109A	公开(公告)日	2015-02-25
申请人	中国海洋石油总公司; 中海油田服务股份有限公司;			发明人	刘利生; 李志林; 郑春; 窦锦爱; 倪志华; 燕欢庆; 潘昌亮; 李庆伟; 肖勇;
摘要	本发明公开了一种电缆测井辅助信号的模拟装置，包括：深度信号产生模块，利用电机和深度编码器产生深度信号，将深度信号传输至信号采集模块；张力信号产生模块，利用第一直流信号产生电路产生第一直流信号，使用第一直流信号模拟张力信号并传输至所述信号采集模块；MMD信号产生模块，利用第二直流信号产生电路产生第二直流信号，使用所述第二直流信号模拟MMD信号并传输至所述信号采集模块；所述信号采集模块，输出所述深度信号、张力信号和MMD信号；以及电源控制模块，用于为所述深度信号产生模块、张力信号产生模块、MMD信号产生模块和信号采集模块供电。本发明中，通过电缆测井辅助信号的模拟装置实现了对深度、张力和MMD地面辅助信号的模拟。
权利要求	1.一种电缆测井地面辅助信号的模拟装置，包括：深度信号产生模块，包括电机和深度编码器，所述电机带动所述深度编码器转动，所述深度编码器产生与转动圈数对应的深度信号，将所述深度信号传输至信号采集模块；张力信号产生模块，包括第一直流信号产生电路，在所述第一直流信号产生电路通路时，产生在设置的第一电压值范围内的第一直流信号，使用所述第一直流信号模拟张力信号并传输至所述信号采集模块；磁性标记装置MMD信号产生模块，包括第二直流信号产生电路，在所述第二直流信号产生电路通路时产生在设置的第二电压值范围内的第二直流信号，使用所述第二直流信号模拟MMD信号并传输至所述信号采集模块；所述信号采集模块，输出所述深度信号、张力信号和MMD信号；以及电源控制模块，用于为所述深度信号产生模块、张力信号产生模块、MMD信号产生模块和信号采集模块供电。 2.如权利要求1所述的模拟装置，其特征在于，所述深度信号产生模块还包括霍尔传感器和计数器；所述深度编码器还包括在其转动骨架上固定的磁铁；所述霍尔传感器与所述磁铁相对并固定在所述磁铁转动形成的圆周之外，所述霍尔传感器根据磁场的变化产生电信号并传输至所述计数器；所述计数器根据所述电信号确定所述深度编码器的转动圈数，并传输至所述信号采集模块的显示面板。 3.如权利要求1所述的模拟装置，其特征在于，所述深度信号产生模块还包括霍尔传感器和计数器；所述深度编码器还包括在其转动骨架上固定的磁铁；所述霍尔传感器与所述磁铁相对并固定在所述磁铁转动形成的圆周之外，所述霍尔传感器根据磁场的变化产生电信号并传输至所述计数器；所述计数器根据所述电信号确定所述深度编码器的转动圈数，结合设置的所述霍尔传感器每转动一圈对应的深度得到附加深度信号，将所述附加深度信号传输至所述信号采集模块的显示面板。 4.如权利要求2或3所述的模拟装置，其特征在于，所述电机与所述深度编码器通过转动杆连接，所述磁铁固定在所述转动杆上。 5.如权利要求2或3所述的模拟装置，其特征在于，每当所述深度编码器带动所述磁铁转动经过所述霍尔传感器时，所述霍尔传感器产生一个电压脉冲信号，将所述电压脉冲信号传输至所述计数器。 6.如权利要求1所述的模拟装置，其特征在于，所述第一直流信号产生电路包括第一开关和第二开关，当所述第一开关闭合、所述第二开关断开时产生极大值张力信号，当所述第一开关闭合、所述第二开关断开时产生极小值张力信号。 7.如权利要求1所述的模拟装置，其特征在于，所述第二直流信号产生电路包括触点开关，当所述触点开关闭合时产生所述MMD信号。 8.如权利要求1所述的模拟装置，其特征在于，所述电源控制模块的输入为交流电，经过整流滤波、高频变换器和调宽方波整流滤波之后输出直流电压。 9.如权利要求8所述的模拟装置，其特征在于，所述电源控制模块还包括控制电路，用于提供电压反馈，稳定所述直流电压。 10.如权利要求1所述的模拟装置，其特征在于，还包括风扇模块，用于发散所述模拟装置内产生的热量。
说明书全文	一种电缆测井地面辅助信号的模拟装置技术领域 [0001] 本发明涉及测井领域，尤其是一种电缆测井辅助信号的模拟装置。背景技术 [0002] 在电缆测井作业中，深度、张力、MMD(Magnet ic Mark Device，磁性标记装置)等辅助信号是非常重要的三个测试参数，这几个参数直接影响测井资料的有效性和测井过程的安全性。然而在实际应用中，这三种信号容易出现故障。一旦出现故障，现有的维修保养过程中，需要利用测井拖撬由测井小队进行实际测试，根据测试结果进行判断。 [0003] 这种维修保养过程需要实际的测井拖撬和测井小队才能完成，维修保养效率低。发明内容 [0004] 本发明解决的技术问题是提供一种电缆测井辅助信号的模拟装置，能够模拟电缆测井的辅助信号，使得在辅助信号故障时通过该装置提供的模拟辅助信号能够快速排查故障。 [0005] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种电缆测井地面辅助信号的模拟装置，包括： [0006] 深度信号产生模块，包括电机和深度编码器，所述电机带动所述深度编码器转动，所述深度编码器产生与转动圈数对应的深度信号，将所述深度信号传输至信号采集模块； [0007] 张力信号产生模块，包括第一直流信号产生电路，在所述第一直流信号产生电路通路时，产生在设置的第一电压值范围内的第一直流信号，使用所述第一直流信号模拟张力信号并传输至所述信号采集模块； [0008] 磁性标记装置MMD信号产生模块，包括第二直流信号产生电路，在所述第二直流信号产生电路通路时产生在设置的第二电压值范围内的第二直流信号，使用所述第二直流信号模拟MMD信号并传输至所述信号采集模块； [0009] 所述信号采集模块，输出所述深度信号、张力信号和MMD信号；以及 [0010] 电源控制模块，用于为所述深度信号产生模块、张力信号产生模块、MMD信号产生模块和信号采集模块供电。 [0011] 优选的，所述深度信号产生模块还包括霍尔传感器和计数器； [0012] 所述深度编码器还包括在其转动骨架上固定的磁铁； [0013] 所述霍尔传感器与所述磁铁相对并固定在所述磁铁转动形成的圆周之外，所述霍尔传感器根据磁场的变化产生电信号并传输至所述计数器；所述计数器根据所述电信号确定所述深度编码器的转动圈数，并传输至所述信号采集模块的显示面板。 [0014] 优选的，所述深度信号产生模块还包括霍尔传感器和计数器； [0015] 所述深度编码器还包括在其转动骨架上固定的磁铁； [0016] 所述霍尔传感器与所述磁铁相对并固定在所述磁铁转动形成的圆周之外，所述霍尔传感器根据磁场的变化产生电信号并传输至所述计数器；所述计数器根据所述电信号确定所述深度编码器的转动圈数，结合设置的所述霍尔传感器每转动一圈对应的深度得到附加深度信号，将所述附加深度信号传输至所述信号采集模块的显示面板。 [0017] 优选的，所述电机与所述深度编码器通过转动杆连接，所述磁铁固定在所述转动杆上。 [0018] 优选的，每当所述深度编码器带动所述磁铁转动经过所述霍尔传感器时，所述霍尔传感器产生一个电压脉冲信号，将所述电压脉冲信号传输至所述计数器。 [0019] 优选的，所述第一直流信号产生电路包括第一开关和第二开关，当所述第一开关闭合、所述第二开关断开时产生极大值张力信号，当所述第一开关闭合、所述第二开关断开时产生极小值张力信号。 [0020] 优选的，所述第二直流信号产生电路包括触点开关，当所述触点开关闭合时产生所述MMD信号。 [0021] 优选的，所述电源控制模块的输入为交流电，经过整流滤波、高频变换器和调宽方波整流滤波之后输出直流电压。 [0022] 优选的，所述电源控制模块还包括控制电路，用于提供电压反馈，稳定所述直流电压。 [0023] 优选的，该装置还包括风扇模块，用于发散所述模拟装置内产生的热量。 [0024] 本发明上述技术方案具有如下有益效果： [0025] 通过电缆测井辅助信号的模拟装置实现对深度、张力和MMD地面辅助信号的模拟，从而在故障排除过程中不需要实际测井拖撬和测井小队，维修保养效率高。 [0026] 本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明 [0027] 附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。 [0028] 图1为本发明实施例提供的电缆测井地面辅助信号的模拟装置的结构示意图； [0029] 图2为本发明实施例提供的另一电缆测井地面辅助信号的模拟装置的结构示意图； [0030] 图3为本发明实施例提供的另一电缆测井地面辅助信号的模拟装置的结构示意图； [0031] 图4为本发明实施例提供的电缆测井地面辅助信号的模拟装置的前面板结构示意图； [0032] 图5示出本发明实施例提供的电缆测井地面辅助信号的模拟装置的机箱内部的构造示意图； [0033] 图6示出本发明实施例提供的电缆测井地面辅助信号的模拟装置中的电源控制部分的电路原理图； [0034] 图7示出图6所示电路原理图对应的一个具体电路； [0035] 图8示出本发明实施例提供的电缆测井地面辅助信号的模拟装置中的电机控制部分的电路图； [0036] 图9示出本发明实施例提供的电缆测井地面辅助信号的模拟装置中的转动圈数采集部分的电路图；以及 [0037] 图10示出本发明实施例提供的电缆测井地面辅助信号的模拟装置中的信号采集部分的电路图。具体实施方式 [0038] 为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。 [0039] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。 [0040] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。 [0041] 本发明实施例提供一种电缆测井地面辅助信号的模拟装置，如图1所示，该装置100包括深度信号产生模块10、张力信号产生模块20、MMD信号产生模块30、信号采集模块 40和电源控制模块50，各模块具体介绍如下。 [0042] 深度信号产生模块10，包括电机11和深度编码器12，所述电机11带动所述深度编码器12转动，所述深度编码器12产生与转动圈数对应的深度信号，将所述深度信号传输至信号采集模块40。 [0043] 张力信号产生模块20，包括第一直流信号产生电路，在所述第一直流信号产生电路通路时，产生在设置的第一电压值范围内的第一直流信号，使用所述第一直流信号模拟张力信号并传输至所述信号采集模块。优选的，所述第一直流信号产生电路包括第一开关和第二开关，当所述第一开关闭合、所述第二开关断开时产生极大值张力信号，当所述第一开关闭合、所述第二开关断开时产生极小值张力信号。其中，第一开关和第二开关可以相互独立，或者可以使用单刀双掷开关替换相互独立的第一开关和第二开关。 [0044] MMD信号产生模块30，包括第二直流信号产生电路，在所述第二直流信号产生电路通路时产生在设置的第二电压值范围内的第二直流信号，使用所述第二直流信号模拟MMD信号并传输至所述信号采集模块.。其中，所述第二直流信号产生电路包括触点开关，当所述触点开关闭合时产生所述MMD信号。 [0045] 所述信号采集模块40，输出所述深度信号、张力信号和MMD信号。 [0046] 电源控制模块50，用于为所述深度信号产生模块10、张力信号产生模块20、MMD信号产生模块30和信号采集模块40供电。优选的，所述电源控制模块50的输入为交流电，经过整流滤波、高频变换器和调宽方波整流滤波之后输出直流电压。所述电源控制模块50还可以包括控制电路，用于提供电压反馈，稳定所述直流电压。 [0047] 其中，如图2所示，优选的，所述深度信号产生模块10还包括霍尔传感器13和计数器14； [0048] 所述深度编码器12还包括在其转动骨架上固定的磁铁121； [0049] 所述霍尔传感器13与所述磁铁121相对并固定在所述磁铁转动形成的圆周之外，所述霍尔传感器13根据磁场的变化产生电信号并传输至所述计数器14；所述计数器14根据所述电信号确定所述深度编码器的转动圈数，并传输至所述信号采集模块40的显示面板；或者 [0050] 所述霍尔传感器13与所述磁铁121相对并固定在所述磁铁转动形成的圆周之外，所述霍尔传感器13根据磁场的变化产生电信号并传输至所述计数器；所述计数器14根据所述电信号确定所述深度编码器的转动圈数，结合设置的所述霍尔传感器每转动一圈对应的深度得到附加深度信号，将所述附加深度信号传输至所述信号采集模块40的显示面板。 [0051] 优选的，所述电机11可以与所述深度编码器12通过转动杆连接，所述磁铁121可以固定在所述转动杆上(未示出)。 [0052] 优选的，每当所述深度编码器带动所述磁铁转动经过所述霍尔传感器时，所述霍尔传感器产生一个电压脉冲信号，将所述电压脉冲信号传输至所述计数器。 [0053] 另外，如图3所示，该模拟装置还可以包括风扇模块60，用于发散所述模拟装置内产生的热量。 [0054] 应用示例 [0055] 在一应用示例中，本发明实施例提供的模拟装置包括机箱和前面板，其中机箱用于封装上述图1-3所示的深度信号产生模块、张力信号产生模块、MMD信号产生模块、信号采集模块和电源控制模块等各模块部分。前面板用于提供用户操作器件、显示板以及模拟信号输出接口。 [0056] 如图4所示，前面板包括信号输出接口(Signal Output)、电机转速调节接口(Speed Adjus t)、显示面板(Display)、电机顺时针旋转开关CW、电机逆时针旋转开关 (CCW)、张力极大值开关(TEN+)、张力极小值开关(TEN-)以及MMD信号开关(MME)。 [0057] 其中，Signal Output：该接口可输出模拟信号； [0058] Speed Adjust：利用该器件可以调节电机转速； [0059] Display：可用于显示转动圈数或者直接显示深度值； [0060] CW：控制电机顺时针旋转； [0061] CCW：控制电机逆时针旋转； [0062] TEN+：控制输出极大值张力，例如10000lbs张力； [0063] TEN-：控制输出极小值张力，例如-10000lbs张力； [0064] MMD：触点开关，按压一次产生一次MMD信号。 [0065] 机箱内部可以包括如上述图1-3所述的模块构造，具体地，图5示出机箱内部的构造示例。 [0066] 如图5所示，机箱内部包括电源51、电源风扇52、电机53、传动轴54、深度编码器55和电路部分(未示出)。 [0067] 其中，在本示例中，电源51为开关电源，其输入110VAC，输出为+5V、+12V、-12V和24V直流电源； [0068] 电源风扇52为机箱和电源51散热，其输入为12V直流电源； [0069] 电机为110V直流电机，其带动深度编码器55转动； [0070] 传动轴54为电机53与深度编码器55之间的连接件； [0071] 深度编码器55产生深度信号PHASEA+、PHASEA-、PHASEB+和PHASEB-。 [0072] 电路部分包括电源控制部分、电机控制部分、转动圈数采集部分和信号采集部分。 [0073] 图6示出电源控制部分的电路原理图。其中，输入交流电源为110V，经过整流滤波、高频变换器和调宽方波整流滤波之后输出模拟信号的各模块所需的直流电压。优选的，该电路中包括控制电路部分，其提供电压反馈，从而得到稳定的电压值。如图6所示，该控制电路部分可以包括取样器、比较器、脉宽调整、基准电压和振荡器。图7示出该电源控制部分的电路的一个具体示例。 [0074] 图8示出电机控制部分的电路图。在该示例中，输入为110VAC电源，控制开关SW1控制电源输入，经过整流桥D1整流、C1滤波之后通过电位器R1调节输出直流电压大小(通过调节电压大小控制电机转速)，再经过SW2双掷开关控制直流电方向(用来控制电机正反转)，最后输入到直流电机中。 [0075] 图9示出转动圈数采集部分的电路图。出于方便理解的目的，该部分电路图中包含了上述图8所示的电机控制部分电路图。 [0076] 如图9所示，电机转动带动深度编码器转动，深度编码器的转动骨架上焊接一块磁铁。采用霍尔传感器和ZN4896多功能计数器配合使用来采集深度编码器转动的圈数，以便计算深度数值。霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。该部分主要完成深度编码器转动圈数的采集。假设深度编码器每圈转动深度为0.5米，则通过圈数*0.5m可以计算出深度值，利用该深度值可以判断深度传感器传输至信号采集模块的深度信号是否准确。 [0077] ZN4896多功能计数器通过220VAC供电，产生一个直流12VDC电压给霍尔传感器供电，而霍尔传感器安装在深度编码器转动杆的正上方，每当深度编码器带动磁铁转动经过霍尔传感器时，霍尔传感器产生一个电压脉冲信号C P到ZN4896计数器中，计数器计数加1，通过数码显示管显示计数，例如显示在图4所示的显示面板上。 [0078] 图10示出信号采集部分的电路图。如图10所示，其中，深度编码器通过一个110VDC的直流电机带动转动，产生PHASEA1-、PHASEB1-、PHASEA1+和PHASEB1+信号到J2。 MMD设置开关(SW3)即MMD开关，当开关按下时，MMD+和MMD-产生一个0.75V的直流信号，每次按下产生的直流电压到J2的pin6和pin7，产生一次MMD信号。张力设置开关(SW4) 为三档开关，默认为两端均断开，往上拨时TEN+和TEN-产生+0.75V直流电压到J2的pin9 和pin8，产生一个10000lbs信号；往下拨时TEN+和TEN-产生-0.75V直流电压到J2的 pin9和pin8，产生一个-10000lbs信号。图中的0.75V为24V电压经过R1和ZD1稳压到 3.3V，再经过R2和R3分压到0.75V；-0.75V与+0.75V类似，通过-12V电压经过稳压和分压之后产生-0.75V。图10中还包括风扇部分，其为散热风扇，通过电源板产生的12VDC供电工作。 [0079] 结合图4所示，J2可以连接图4的信号输出端口，SW3即图4中的MMD开关，SW4对应图4中的TEN+和TEN-，图4中的CW和CCW则对应图8中的SW1。 [0080] 通过电缆测井辅助信号的模拟装置实现对深度、张力和MMD地面辅助信号的模拟，从而在故障排除过程中不需要实际测井拖撬和测井小队，维修保养效率高。 [0081] 最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

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