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基于FSK无线通信的随钻测井系统设计
2020-02-14  作者:欧博游戏 人气:

  身手组成感受通讯体系-▼,诈骗耦合线圈来杀青钻杆之间的无线通讯,钻杆内部采用同轴电缆传输音讯=,云云能够取得较高的数据比特率•□。本文以▽■。

  石油、自然气是人类赖以存在的天然资源,正在钻井开采历程中需求对井下高温、高压的境况举行及时的通晓,是以对信号传输的及时性请求很高○=。可是井下的境况阴恶,通讯体系里存正在百般扰乱,是以打算一套既能抗扰乱==、又能以较速的波特率传输信号的体系对这类功课来说至闭紧要□△。本文以AT89C51单片机为负责器,XR2206和XR22111分辩为FSK调造解调芯片,欧博游戏正在尝试室搭筑并模仿了通盘通讯历程。

  要举行无线通讯就务必对信号举行调造□,数字调造的形式有许多种▲,好比ASK、FSK、PSK等■◁,归纳商酌后这里采用既拥有肯定抗扰乱才华同时又大略易行的2FSK调造。2FSK即是诈骗差别频率的正弦波去代表数字信号“0”和“1=”-☆。载波的频率随二进造基带信号正在f1和f2两个频点间变动。其表达式如式(1)所示,2FSK信号波形如图1所示。

  这里的无线通讯实践上是一种感受通讯,正在两个钻杆的相邻处安顿两个线圈,个中一个线圈(主线圈)内电流的变动会正在其边缘爆发交变的磁场,这个交变的磁场使另一个线圈(次线圈)爆发感受电动势,这即是感受通讯的道理◆★,其示妄念如图2所示。

  体系的硬件组织框图如图3所示○■。通盘体系以两片单片机为主题,以XR2206和XR2211为调造解调芯片,以MAX275为带通滤波器芯片▪=,放大电道采用根基的共射极放大电道。体系可杀青双向通讯(不是全双工=■,只可处事正在半双工形式下,即信道能够分时复用),地面闭键向下传输负责信号,井下向上传输温度▲、压力等音讯,上下拥有对称组织◆,是以正在后面的剖判中只剖判单向信号传输的模块即可。当然正在实践的钻井功课中,有的井深达千米◁,需求多级钻杆级联,是以每过3到5级钻杆后需求对信号举行解调放大调造,实践上即是需求一个中继模块☆•,该中继模块竣工解调放大再调造的功效▽。

  通过对信道个性测试出现,正在四级钻杆级联(共40m)、耦合线匝(耦合线mm)的情形下,当输入120 kHz的正弦波时输出信号的幅度最大,证明由感受线圈组成的信道的谐振频率是120 kHz,载波频率能够选正在120 kHz邻近▲☆,是以采用价钱低廉=▪、知足请求的XR2206行动调造芯片,与其配对的XR2211行动解调芯片。

  ◆单片集成函数产生器☆,能爆发高平静度、高精度的正弦波▼、方波、三角波等波形。

  依据前面的剖判…,采用2FSK的两个载波分辩为f1=110 kHz,f2=130 kHz,把“1”调造正在f1上,把“0”调造正在f2上。XR2206的5▪、6脚之间的电容为按时电容▽,取为1000pF。为取得f1和f2•-,可求得两个按时电阻R1=1/f1c=9.09 kHz,R2=1/f2c=7▼.7 kHz,这里R1和R2分辩抉择一个5 k的电阻再串联一个10 k的电位器以便于确切调度▷●。数字信号从9脚输入,调造后的信号从2脚输出;13、14脚串接的500 的电位器能够革新输出波形;3脚所接的电位器R3用意是调度输出的幅度;15、16脚串接的10 k的电位器能够革新输出正弦波形的畸变。

  ◆处事电压为4.5~20 V,频率温度平静性为20×10-6/℃,HCMOS/TTL/逻辑兼容性□。