[发明专利]用于随钻测量仪器的旋转式无线电能、信号传输系统

权利要求书

1.一种用于随钻测量仪器的旋转式无线电能、信号传输系统，基于电磁耦合技术和载波通讯理论，在随钻测量仪器短节连接处构建旋转式无线电能、信号传输系统，实现短节之间安全、稳定地进行电能传递和信息交互，其特征是：旋转式无线电能、信号传输系统包括电能转换电路、载波通讯电路和电磁耦合机构；所述电能转换电路包括整流滤波模块、DC-DC模块、高频逆变模块、电能拾取模块和功率调节模块，整流滤波模块、DC-DC模块、高频逆变模块放置在电源短节壳体的密封舱中，电能拾取模块和功率变换模块放置在控制短节壳体的密封舱中，泥浆脉冲发电机产生的低频交流电能经整流滤波模块和DC-DC模块后产生稳定的直流电能输出至高频逆变模块，高频逆变模块将直流电能转换为高频交流电能输出至电磁耦合机构，由电磁耦合机构以非接触方式传递至控制短节，电能拾取模块和功率调节模块对接收到的高频交流电能进行处理，为各类负载提供稳定的直流电能；所述载波通讯电路包括调制模块、解调模块、单片机、监控模块和存储模块，放置于电源短节和控制短节的密封舱中，由调制模块将单片机发出的二进制信息调制到电源线上，输出至电磁耦合机构进行传输，由解调模块将电源线上传递的信息解调成二进制信息，输出至单片机中进行处理，由监控模块对单片机运行状态进行实时监控，由存储模块对短节交互信息和系统状态信息进行实时存储，实现短节之间信息的实时交互；所述电磁耦合机构包括初级磁芯、初级绕组、次级磁芯、次级绕组，初级绕组绕制于初级磁芯上，初级磁芯固定在电源短节上，钻进过程中随电源短节一起旋转，次级绕组绕制于次级磁芯上，次级磁芯固定在控制短节上，钻进过程中随控制短节保持静止，实现电能、信号的旋转式非接触传输。

2.根据权利要求1所述的用于随钻测量仪器的旋转式无线电能、信号传输系统，其特征是：所述电能转换电路的整流滤波模块采用三相全桥整流电路和电容滤波方式，实现泥浆脉冲发电机输出的低频交流电能转换为直流电能，经电源线输出至DC-DC模块。

3.根据权利要求1所述的用于随钻测量仪器的旋转式无线电能、信号传输系统，其特征是：所述电能转换电路的DC-DC模块采用反激式开关电源方式，对整流滤波模块输出的直流电能进行直流-直流变换，输出稳定的直流电能至高频逆变模块，并为电源短节各短路模块提供稳定的直流电源。

4.根据权利要求1所述的用于随钻测量仪器的旋转式无线电能、信号传输系统，其特征是：所述电能转换电路的高频逆变模块采用电压型全桥逆变器电路，将DC-DC模块输出的稳定直流电能转换为高频交流电能，经电源线输出至电磁耦合机构的初级绕组侧，同时作为载波通讯电路的高频载波信号输出至载波通讯电路调制模块的输入端。

5.根据权利要求1所述的用于随钻测量仪器的旋转式无线电能、信号传输系统，其特征是：所述电能转换电路的电能拾取模块采用单相全桥型整流电路和电容滤波方式，将电磁耦合机构次级绕组输出的高频交流电能转换为直流电能，经电源线输出至功率调节模块。

6.根据权利要求1所述的用于随钻测量仪器的旋转式无线电能、信号传输系统，其特征是：所述电能转换电路的功率调节模块采用Buck型降压电路，对电能拾取模块输出的直流电能进行功率调节，满足各类负载工作需求。

7.根据权利要求1所述的用于随钻测量仪器的旋转式无线电能、信号传输系统，其特征是：所述载波通讯电路采用数字频率调制方式，单片机发出的二进制信号由调制模块调制成频率信号输出至电磁耦合机构，经电磁耦合机构传输的调频信号由解调模块解调成二进制信号输出至单片机进行处理，单片机采用89C52系列芯片及其外围电路，调制模块采用XR2206芯片及其外围电路，解调模块采用XR2211芯片及其外围电路。

8.根据权利要求1所述的用于随钻测量仪器的旋转式无线电能、信号传输系统，其特征是：所述载波通讯电路的监控模块采用X25045芯片及其外围电路，用于对单片机的运行状态进行实时监控和复位操作，存储模块采用M25P16芯片及其外围电路，用于对电源短节和控制短节的交互信息和系统的运行状态信息进行实时存储。