[发明专利]磁耦合通信的井下仪器

说明书

技术领域

本发明专利属于地质勘探、油田钻井施工、非开挖施工领域，是一种磁耦合通信的井下仪器。

背景技术

目前，公知的用于井下施工的测量仪器，通常由多个短节级联组成。这种方法的优点是可以根据需要选用不同的短节现场组合为不同功能的仪器，缺点是各个短节之间进行轴向旋转螺纹连接的同时，还需要进行轴向静止的多芯接插件的连接，为此必须专门设计既能保证径向接插件的连接，又能通过螺纹套筒连接的螺纹密封结构，其接插件位置在井下高温、强烈震动的情况下，很容易使接插件性能变化导致连接不可靠及使用寿命短。

发明内容

为了克服现有接插件连接的无线随钻测斜仪技术中存在的不足，使得仪器连接简便可靠，本发明提供了一种磁耦合通信的井下仪器。井下仪器短节间的电源依靠螺纹连接的外筒及位于接头中心摩擦接触的电触柱提供，短节间的通信采用磁耦合元件实现双向通信，通信过程不需要物理接触，取消了通信用的多芯接插件，使传输在各个短节的接插部位更加安全可靠。

本发明专利解决技术问题所采用的方案是：采用电磁转换线圈安装在短节的两端，在磁场内以载波方式传递信号，通过电路的编码及解码实现双向通信，且为非接触式通信，信号收发在同一线圈内实现。本发明的有益效果是：各个短节连接时不需要多芯接插件，增加了井下工作的可靠性，也使得现场更换短节快捷迅速。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明：

图1是本发明磁耦合通信的井下仪器中两个仪器短节连接图；

图2是本发明磁耦合通信的井下仪器系统单元框图；

图3是本发明磁耦合通信的井下仪器系统输入输出接线图；

图4是本发明磁耦合通信的井下仪器系统模块图；

图中1.电触柱，2.通信线圈，3.电路板组件，4.外壳，5.弹簧。

具体实施方式

在图1中，采用磁耦合通信的井下仪器由多个仪器短节连接而成，其中一个仪器短节的公扣端与另外一个仪器短节的母扣端连接。两个仪器短节磁耦合通信主要由电触柱、通信线圈、电路板组件、外壳、弹簧等组成，在二者的接头处，外壳(4)通过螺纹连接作为系统电源的负极，接头中心通过电触柱(1)摩擦连接作为电源的正极，电触柱(1)和外壳(4)之间的部分布置有通信线圈(2)，电触柱(1)后安装有弹簧(5)，通过弹簧(5)压缩来增大摩擦。任何两个仪器短节通过螺纹连接到位后，两个短节的电触柱(1)依靠弹簧(5)的压力接触。分别位于两个短节上的通信线圈(2)保持有一定的距离，利用电磁感应能够实现双向通信。整机工作时，由通过顺序连接的螺纹及依次连接的电触柱(1)为整机提供电源。

在图2中，是本发明的系统单元框图，实现与主控器以串口通信，采用无线方式与另一配置有无线通信接收头的主控器间实现数据、命令接收与发送的功能。

在图3中，本发明中系统与主机通过串口收发数据、命令，并从主机取得电源，并同步将主机发送数据采用无线方式与另一配有通信接头的主机通信。

在图4中，本发明包括图中所示各模块，箭头方向为信号传递方向。

磁耦合通信线圈信号传递采用全硬件实现ASK方式编码及解码，主机无数据发送时此无线通信模块于解调状态。

解调时，通过磁耦合的方式线圈接收到主机1控制发射的无线ASK信号，经过振荡、比较、单稳触发电路及与非门电路将原码还原成串口信号发送给主机2。

调制时，接收到主机1的TX口信号通过单稳态电路及振荡电路将原码调制成ASK信号发射给由主机2控制的无线通信模块。