[發明專利]一種鉆桿聲波通信方法

無效

• 申請號: 201010189798.0
• 申請日: 2010-06-02
• 公開（公告）號: CN101873177A
• 公開（公告）日: 2010-10-27
• 發明（設計）人: 王曰海
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H04B11/00
• 分類號: H04B11/00
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

1.一種利用鉆桿進行聲波通信的方法，包括以下步驟：

(1)由井下聲波傳輸裝置在若干個測試頻帶同時發送測試序列，采取調幅方式以5～100bps的傳輸速度上行傳輸，產生的測試調幅信號通過井下大功率固體介質發聲器件信號放大后加載到鉆桿上；

其中，所述的若干個測試頻帶的中心頻點是在200～800hz的測試頻段范圍內間隔30～300hz選取；所述的測試序列為8～64位的正交序列編碼，在所述的各測試頻帶發送的測試序列相互正交；

(2)經所述的鉆桿傳輸的各測試頻帶的聲波信號由地面傳輸處理裝置接收并處理，得到各測試頻帶的解調后的數據序列；

將所述的各測試頻帶的解調后的數據序列與步驟(1)中在相應測試頻帶發送的測試序列進行對比：如果兩者相同，判定在相應測試頻帶的傳送是成功的，則相應的測試頻帶為可用頻帶；如果兩者不同，則判定在相應測試頻帶的傳送是失敗的，則相應的測試頻帶為不可用頻帶；

在進行所述的對比和判定的同時，記錄相應測試頻帶的衰減和延遲參數，并與設定的衰減和延遲參數的可接受范圍進行比較，選擇在可接受范圍內的可用路徑；所述的可用路徑與所述的可用頻帶一起構成可用聲波信道參數；

將所述的可用的聲波信道參數進行編碼，并通過頻段范圍為800～1200hz內的下行頻帶采取調幅調制的方式將所述的編碼信號向下傳送至井下探測傳輸裝置；

(3)井下探測傳輸裝置把待傳輸的實時鉆井參數數據分配到所述的若干個可用頻帶同時進行調幅調制后傳送，產生的調幅信號通過井下大功率固體介質發聲器件放大后加載到鉆桿上；經所述的鉆桿傳輸的各可用頻帶的并行聲波信號由地面傳輸處理裝置接收，并依據相應的可用聲波信道參數進行處理，得到在各可用頻帶的解調后的數據，完成鉆井參數數據的傳輸；

(4)以1～30分鐘為測試周期，周期性重復步驟(1)～(3)，實現鉆井參數數據的實時傳輸。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于：所述的步驟(2)中地面傳輸處理裝置處理經所述的鉆桿傳輸的各測試頻帶的并行聲波信號的過程如下：

(i)將所述的聲波信號送入以各測試頻帶的中心頻點為中心頻率的第一級帶通濾波器，濾除非相應頻帶的信號，得到各路純凈獨立的調幅聲波信號；所述的第一級帶通濾波器的通帶帶寬為10～200hz；

(ii)將所述的每路調幅聲波信號送入多路徑分離環節，根據實時延時計算結果對各路徑信號分別加以不同的時延，使得各路徑信號對齊最遲到達的路徑信號，并在最遲到達的路徑信號到達后進行分離，分別進入后續信號校正環節；

(iii)經過分離延遲后的每個路徑信號都分為兩路：一路信號與相應的測試頻帶中心頻率信號相乘得到該路徑信號的和頻信號和差頻信號，并經過以倍頻為中心頻率的窄帶濾波器，濾除所述的差頻信號、保留所述的和頻信號；所述的和頻信號與另一路信號相乘得到第二次和頻信號和第二次差頻信號，并進入第二級帶通濾波器濾除所述的第二次和頻信號，保留所述的第二次差頻信號；所述的第二級帶通濾波器的通帶帶寬為10～200hz；

(iv)同一測試頻帶的各路徑的第二次差頻信號在合并器中被合并，得到該測試頻帶的所有路徑信號的和信號；所述的路徑信號的和信號由合并器解調為測試序列，并同時獲得該測試頻帶各路徑信號的衰減和延時的參數。

3.如權利要求1所述的方法，其特征在于：所述的步驟(3)中地面傳輸處理裝置接收并處理經所述的鉆桿傳輸的各可用頻點的并行聲波信號的過程如下：

①將所述的聲波信號送入以各可用頻帶中心頻點為中心頻率的第一級帶通濾波器，濾除非相應頻帶的信號，得到各路純凈獨立的調幅聲波信號；所述的第一級帶通濾波器的通帶帶寬為10～200hz；

②將所述的每路調幅聲波信號送入多路徑分離環節，按照步驟(2)中選定的聲波信道參數進行延時處理和路徑分離，得到各可用頻帶的各可用路徑信號；

③經過分離延遲后的每個路徑信號都分為兩路：一路信號與相應的可用頻帶中心頻率信號相乘得到該路徑信號的和頻信號和差頻信號，并經過以倍頻為中心頻率的窄帶濾波器，濾除所述的差頻信號、保留所述的和頻信號；所述的和頻信號與另一路信號相乘得到第二次和頻信號和第二次差頻信號，并進入第二級帶通濾波器濾除所述的第二次和頻信號，保留所述的第二次差頻信號；

④同一可用頻帶的各可用路徑得到的第二次差頻信號在合并器中被合并，得到相應可用頻帶的可用路徑的和信號，所述的和信號由合并器解調為井下探測參數。