[發明專利]用于井下工程參數測量信號的多級混合濾波電路及方法

有效

• 申請號: 201710308618.8
• 申請日: 2017-05-04
• 公開（公告）號: CN106998196B
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發明（設計）人: 李紹輝;陳世春;馮強;白大鵬
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團有限公司;中國石油集團渤海鉆探工程有限公司
• 主分類號: H03H7/01
• 分類號: H03H7/01;H03H11/38;H03F3/68
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 龐學欣

一種用于井下工程參數測量信號的多級混合濾波電路及方法。電路包括井下測量單元、混合濾波單元、后期處理單元、電源管理單元，井下測量單元通過混合濾波單元與后期處理單元連接，電源管理單元分別與井下測量單元、混合濾波單元、后期處理單元連接。本發明提供的用于井下工程參數測量信號的多級混合濾波電路及方法首先由無源濾波方式濾除微弱小信號中存在的高頻、大噪聲，然后對信號進行一定倍數的放大，再采用二階有源濾波網絡進行精確頻段濾波，通過“無源?放大?有源”混合濾波的方式實現信號的去噪，保證后期信號處理、分析決策的順利進行，與常規濾波方式相比，提高了井下測量數據的精度、準確率、抗干擾性。

技術領域

本發明屬于石油天然氣鉆井技術領域，特別是涉及一種用于井下工程參數測量信號的多級混合濾波電路及方法。

背景技術

石油鉆井領域中，智能鉆井工具通過井下測量單元對井底壓力、環空壓力、鉆壓、溫度、扭矩等工程參數進行實時測量和處理，用于進行井下工況分析、工具故障分析、優化鉆具組合、指導正常鉆進。由于鉆進過程中伴隨著鉆頭與井底的沖擊振動、鉆柱與井壁的碰撞、井下多種鉆井液體系及高溫、高壓環境的存在，采集到的信號幅值小、包含較大的噪聲和失真，嚴重時存在丟幀和無法讀取的問題，常規的無源或有源濾波方式均無法保證較好的濾波效果，對后期的信號處理、分析決策帶來困難。

因此，研究一種用于井下工程參數測量信號的多級混合濾波電路及方法，首先由無源濾波方式濾除小信號中存在的大噪聲信號，然后對信號進行放大后，再采用有源濾波方式進行精確濾波，通過無源、放大、有源混合濾波的方式實現信號的去噪，保證后期信號處理、分析決策的順利進行。

發明內容

本發明旨在提出一種用于井下工程參數測量信號的多級混合濾波電路及方法，實現井下工程參數測量數據的去噪聲處理。

為了達到上述目的，本發明提供的用于井下工程參數測量信號的多級混合濾波電路包括：井下測量單元、混合濾波單元、后期處理單元、電源管理單元，其中：井下測量單元通過混合濾波單元與后期處理單元連接，電源管理單元分別與井下測量單元、混合濾波單元、后期處理單元連接；所述井下測量單元用于井底壓力、環空壓力、鉆壓、溫度、扭矩在內的工程參數的實時測量，混合濾波單元200用于濾除所述井下測量單元輸出的測量數據中包含的噪聲信號，所述后期處理單元用于對所述混合濾波單元輸出的濾波后的信號進行后續處理，包括放大、模/數、數/模轉換、數據分析處理操作，所述電源管理單元用于為整個電路提供穩定的直流電能。

所述混合濾波單元包括，無源濾波電路、信號放大電路、有源濾波電路，其中：無源濾波電路通過信號放大電路與有源濾波電路連接，井下測量單元與無源濾波電路連接，有源濾波電路與后期處理單元連接；所述無源濾波電路對所述井下測量單元輸出的測量信號進行處理，粗略濾除其中存在的高頻、大噪聲信號，所述信號放大電路用于對無源濾波電路2001輸出的濾波信號進行一定倍數的放大操作，便于對信號的進一步濾波處理，所述有源濾波電路用于對所述信號放大電路輸出的放大信號進行精確濾波，保留有用頻段信息。

所述無源濾波電路包括第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第一二極管D1、第二二極管D2、第一電容C1、第二電容C2，第二電阻R2與第一電容C1組成第一低通無源濾波網絡，第三電阻R3與第二電容C2組成第二低通無源濾波網絡，第一電阻R1一端連接所述井下測量單元100輸出信號的正信號端VIN+，另一端連接第一二極管D1的正極，第一二極管D1的負極連接所述井下測量單元100輸出信號的負信號端VIN-，第二二極管D2與第一二極管D1反向并聯，第一二極管D1的正極連接第二電阻R2的一端，第二電阻R2的另一端同時連接第一電容C1的一端和第三電阻的一端，第一電容C1的另一端連接所述井下測量單元100輸出信號的負信號端VIN-，第三電阻R3的另一端為無源濾波電路2001的正信號輸出端，與第三電容C3的一端連接，第三電容C3的另一端為無源濾波電路2001的負信號輸出端，與所述井下測量單元100輸出信號的負信號端VIN-連接。