[發明專利]一種用于射孔的無線起爆裝置及其起爆方法

在審

• 申請號: 202011070973.4
• 申請日: 2020-10-09
• 公開（公告）號: CN112065338A
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 李凡貢;陸保印;馬廣彬;李智強;李郴;李俊一
• 申請（專利權）人: 中國電波傳播研究所（中國電子科技集團公司第二十二研究所）
• 主分類號: E21B43/1185
• 分類號: E21B43/1185;E21B47/13;E21B47/06
• 代理公司: 青島博雅知識產權代理事務所(普通合伙) 37317
• 代理人: 封代臣

1.一種用于射孔的無線起爆裝置，其特征在于：包括發射模塊和接收單元；其中發射模塊包括用于產生正弦波信號的信號微控制器，與信號微控制器電連接的驅動放大電路，與驅動放大電路電連接的串聯諧振發射電路和與串聯諧振發射電路電連接的發射天線；其中接收單元包括用于接收來自發射天線的電磁信號的接收天線，與接收天線電連接的并聯諧振接收電路，與并聯諧振接收電路電連接的儀表放大器，與儀表放大器電連接的放大濾波電路，與放大濾波電路電連接的模數轉換器，與模數轉換器電連接的信號處理器，與信號處理器電連接的時鐘源、壓力傳感器、溫度傳感器、存儲單元和繼電器控制電路。

2.根據權利要求1所述用于射孔的無線起爆裝置，其特征在于：信號微控制器包括產生正弦波信號的DAC模塊，用于調整正弦波信號頻率的串口和控制正弦波信號輸出時間長短的定時器。

3.根據權利要求1所述用于射孔的無線起爆裝置，其特征在于：驅動放大電路包括運放與三極管。

4.根據權利要求1所述用于射孔的無線起爆裝置，其特征在于：發射天線是在錳鋅鐵氧體磁棒上繞制N匝環形線圈組成的磁性天線，環形線圈由單股漆包線構成。

5.根據權利要求1所述用于射孔的無線起爆裝置，其特征在于：接收天線是將單股漆包線繞制在具有一定長度、耐高溫的塑料圓環管柱上組成的線圈繞組。

6.根據權利要求5所述用于射孔的無線起爆裝置，其特征在于：串聯諧振發射電路為LC串聯諧振電路，并聯諧振接收電路由接收天線線圈繞組并接電容后組成。

7.根據權利要求1所述用于射孔的無線起爆裝置，其特征在于：儀表放大器為低噪聲精密儀表放大器；放大濾波電路包括由多通道精密運放組成的次級放大電路和二階窄帶有源帶通濾波器。

8.根據權利要求1所述用于射孔的無線起爆裝置，其特征在于：壓力傳感器和溫度傳感器集成在輔助測量探頭內。

9.根據權利要求1所述用于射孔的無線起爆裝置，其特征在于：信號處理器通過功率放大器與繼電器控制電路電連接。

10.一種起爆方法，使用權利要求1所述用于射孔的無線起爆裝置，其特征在于，包括如下步驟：

（1）在地面配置好接收單元信號處理器的開始工作時間、結束工作時間后，將接收單元隨連續油管先行下降到目的層；

（2）在地面配置好發射模塊信號微控制器的正弦波信號頻率、開始工作時間和結束工作時間后，將發射模塊從入口處投入井中，使發射模塊依靠自身重力在連續油管中下降；

（3）在計時至工作時間后，發射模塊信號微控制器輸出正弦波信號，該正弦波信號經驅動放大電路提升電流后驅動串聯諧振發射電路在發射天線上進行正弦波信號的大功率電磁傳播；

（4）在計時至工作時間且在油管內與發射模塊間的距離小于設定值后，接收天線開始接收到發射天線傳播的微弱小信號；

（5）接收天線接收到的信號經并聯諧振接收電路后，諧振頻率附近的小信號將被儀表放大器差模轉單端放大，再經放大濾波電路次級放大并濾波后，由模數轉換器采集并數字量化后輸入信號處理器；

（6）信號處理器判斷數字量化后的信號是否為發射模塊傳播而來的正弦波信號，同時結合壓力傳感器和溫度傳感器檢測到的井下環境實時壓力、溫度信息，判斷射孔引爆條件是否成立，在此過程中，時鐘源為信號處理器提供時鐘，存儲單元完成對實時時間、壓力和溫度的讀寫存儲；

（7）信號處理器判斷射孔引爆條件成立時，向繼電器控制電路發送指令，使引爆信號接通引爆。