[發明專利]多頻電流過零波形信號處理方法及裝置

有效

• 申請號: 202110583972.8
• 申請日: 2021-05-27
• 公開（公告）號: CN113267820B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發明（設計）人: 竇新宇;王超;丁愛華;賈兆旻;王吉銳
• 申請（專利權）人: 唐山學院
• 主分類號: G01V3/38
• 分類號: G01V3/38;G01V3/26
• 代理公司: 河北冀華知識產權代理有限公司 13151
• 代理人: 李瑞妍

本發明公開了一種多頻電流過零波形信號處理方法及裝置，所述方法包括如下步驟：對接收到的含噪的N個激勵交變磁場信號進行DFT算法處理；找到DFT算法處理后頻譜圖中N條最大譜線所分別對應的N個頻率，比較這N個頻率與原始激勵信號預設頻率是否一致，如果相等則進行下一步，如果不相等則細化特定頻段區間，再進行DFT算法處理；根據優化過零梯形波重構信號的幅值計算公式計算出N個頻率所分別對應的N個幅度值；對計算出的N個幅度值分別進行幅值校正，最終獲得逼近真實信號的幅值。所述方法易于實現且能量又較常用矩形波、過零方波更集中于基頻。

技術領域

本發明涉及信號處理方法和裝置技術領域，尤其涉及一種多頻電流過零波形信號處理方法及裝置。

背景技術

復雜結構井是一種新興的鉆井技術，包括救援井、叢式井、多分支井和雙水平井等，由于存在多個井眼，正鉆井與鄰井間的定位方法是保證其精確定位的核心技術之一。傳統鄰井間定位的方法主要是對經驗軌跡信息進行掃描，測量不同井深對應的井間距離和方位。然而，傳統技術中測量誤差隨著測量深度的增加而增大，導致無法提供及時準確的井間距離和方位信息。主動型鄰井間距定位方案彌補傳統技術存在的不足，具有實時測量、測距精度高、測距方位大的優勢，其中決定這些優勢的核心是人工可控激勵源的設計。

人工可控激勵電磁勘探測技術中常用到激勵信號源包括方波、梯形波和正弦波等。從激勵信號源產生的方式考慮，通常首選方波作為激勵信號源，這是由于理想狀態下方波通過控制開關管的導通和關斷比較容易實現大功率輸出，控制電路簡單，發熱量小，這些對于增大測距范圍均屬于有利的方面。正弦波激勵信號源由于需要整形和濾波、控制電路相當復雜，較難實現大功率輸出，這些都屬于不利增大測距范圍的方面。從信號檢測方面考慮，正弦波是最理想的選擇，因為它只含有單一頻率的基波，不存在其它諧波，因此能量集中。而方波和梯形波除了基波，還會含有無窮多個奇次諧波，能量分散；諧波階數越高信號幅值越小，從而無法滿足觀測精度在一個水平上的要求。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是如何提供一種易于實現且能量又較常用矩形波、過零方波更集中于基頻的多頻電流過零波形信號處理方法。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：一種多頻電流過零波形信號處理方法，其特征在于包括如下步驟：

對接收到的含噪的N個激勵交變磁場信號進行DFT算法處理；

找到DFT算法處理后頻譜圖中N條最大譜線所分別對應的N個頻率，比較這N個頻率與原始激勵信號預設頻率是否一致，如果相等則進行下一步，如果不相等則細化特定頻段區間，再進行DFT算法處理，直到這N個頻率與原始磁場激勵信號預設的頻率相等為止；

根據優化過零梯形波重構信號的幅值計算公式計算出N個頻率所分別對應的N個幅度值；

對計算出的N個幅度值分別進行幅值校正，最終獲得逼近真實信號的幅值，其中，N為大于2的自然數。

進一步的技術方案在于：所述方法還包括如下步驟：通過磁場傳感器探測正鉆井周圍鄰井套管的激勵交變磁場信號。

進一步的技術方案在于：對接收到的含噪的三個激勵交變磁場信號進行DFT算法處理；

找到DFT算法處理后頻譜圖中三條最大譜線所分別對應的三個頻率，比較這三個頻率與原始激勵信號預設頻率是否一致，如果相等則進行下一步，如果不相等則細化特定頻段區間，再進行DFT算法處理，直到這三個頻率與原始磁場激勵信號預設的頻率相等為止；

根據過零梯形波重構信號的幅值計算公式計算出三個頻率所分別對應的三個幅度值；

對計算出的N＝3個幅度值分別進行幅值校正，最終獲得逼近真實信號的幅值。

進一步的技術方案在于，幅值為A的優化過零梯形波重構信號的表達式f(t)為：