[發明專利]多頻率交流信號測量方法

有效

• 申請號: 201110241297.7
• 申請日: 2011-08-22
• 公開（公告）號: CN102955061A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發明（設計）人: 陳仕學;陳文軒;汪新國;趙帥;裴彬彬
• 申請（專利權）人: 中國石油集團長城鉆探工程有限公司
• 主分類號: G01R19/02
• 分類號: G01R19/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 閆小龍;蔣駿

技術領域

本發明涉及一種測井領域的多頻率交流信號測量方法，特別涉及多頻率交流信號的有效值測量方法。

背景技術

測井，也叫地球物理測井或石油測井，簡稱測井，是利用巖層的電化學特性、導電特性、聲學特性、放射性等地球物理特性，測量地球物理參數的方法，屬于應用地球物理方法之一。石油鉆井時，在鉆到設計井深深度后都必須進行測井，又稱完井電測，以獲得各種石油地質以及工程技術資料，即油層深度、厚度等信息，作為完井和開發油田的原始資料。這種測井習慣上稱為裸眼測井。而在油井下完套管后所進行的第二次測井，習慣上稱為生產測井或開發測井，這是為了判斷測量套管固井質量，隨后需要進行射孔，即用專門的射孔槍將套管和水泥環部分射開，使井筒與地層聯通，達到油氣流入井筒的目的，然后，將油氣通過井筒送到地面。

在不同的已知頻率的正弦交流電源共用同一組線路對井下儀器進行供電時，需要測量其各組成分量的電壓、電流的有效值。目前，石油測井儀器井下供電系統中常見的交流信號的有效值測量，主要采用組成分量信號分離，然后對各分量平均值測量的方法。但是，當被測量波形不是標準的正弦波時，會產生相對較大的誤差，因此，這種按照平均值測量所間接得出的有效值并不是真正的有效值。準確地測量供電線路的電壓、電流的有效值，有利于保證井下儀器的正常工作，不至于因過壓損壞儀器或者由于欠壓而導致儀器不能正常工作。

在常用的普通交流電壓測量電路中，為了降低成本和簡化電路，都采用簡易平均值測量，常用的平均值電路是由二極管組成的半波（或全波）整流電路，這種電路具有電路簡單、成本低廉的優點。但是，這種電路是按照標準的正弦波的平均值與有效值的關系來定義的，因此這種電路只能測量那種單一頻率、標準無失真的正弦交流信號。對于這種多頻率交流電源混合在一起的信號，需要采用一種新的真有效值測量方法來測量各個頻率分量的有效值。

發明內容

本發明是為了解決上述課題而提出的，其目的在于提供一種能夠同時精確且實時地測量多頻率交流信號的各個分量的電壓、電流的有效值的多頻率交流信號的有效值測量方法。

用于實現本申請發明的電路包括并聯連接在電路中的電壓傳感器、串聯連接在電路中的電流傳感器、分別與所述電壓傳感器以及電流傳感器連接的第一以及第二電流電壓變換電路、與所述第一以及第二電流電壓變換電路連接的有源濾波電路、與所述有源濾波電路連接的電壓跟隨電路、與所述電壓跟隨電路連接的多路并行采集的A/D轉換器以及對來自所述A/D轉換器的信號進行數據處理的微處理器。

本發明提供一種多頻率交流信號測量方法，其特征在于，

（a）將頻率已知而電壓電流幅值未知的多種交流信號疊加在一組線路上進行傳輸；

（b）交流電壓信號經過電壓傳感器，轉換成第一幅值的交流電流小信號，并且，交流電流信號經過電流傳感器，轉換成第二幅值的交流電流小信號；

（c）所述第一幅值的交流電流小信號經過第一電流電壓變換電路，轉換成第三幅值的交流電壓小信號，并且，所述第二幅值的交流電流小信號經過第二電流電壓變換電路，轉換成第四幅值的交流電壓小信號；

（d）所述第三幅值的交流電壓小信號以及所述第四幅值的交流電壓小信號輸入到有源濾波電路，由所述有源濾波電路進行濾波，濾去高次諧波；

（e）將濾波后的電壓信號并行輸入到多路并行采集的A/D轉換器，所述A/D轉換器的輸出數據輸入到微處理器，所述微處理器采集多個周期的信號，通過查表傅立葉變換的方法求取各個組成分量的有效值。

此外，在本發明的多頻率交流信號測量方法中，所述多種交流信號中包含三路交流電壓信號和三路交流電流信號。

此外，在本發明的多頻率交流信號測量方法中，所述有源濾波電路是由運算放大器組成的二階多路反饋濾波器電路。

此外，在本發明的多頻率交流信號測量方法中，所述電壓、電流測量采用傳感器進行前端信號隔離與采集。

此外，在本發明的多頻率交流信號測量方法中，所述第一電流電壓變換電路以及所述第二電流電壓變換電路均由取樣電阻構成。

此外，在本發明的多頻率交流信號測量方法中，所述多路并行采集的A/D轉換器能夠進行同步采樣。

此外，在本發明的多頻率交流信號測量方法中，所述微處理器具有數據實時處理能力。

此外，在本發明的多頻率交流信號測量方法中，在步驟（e）中，將濾波后的電壓信號輸入到電壓跟隨電路，然后輸入到多路并行采集的A/D轉換器中。