專利名稱：檢測信號的衰減與相移測量方法
技術領域：
本發明涉及一種隨鉆電磁波傳播電阻率儀器的檢測信號的衰減與相移測量方法。
背景技術：
隨鉆電磁波電阻率儀器可以通過測定地層電阻率的方法，指導隨鉆井眼軌跡盡可能地在儲層的較上層位內前進，從而有效地增大儲層的泄出面積，提高油井產量與采收率。隨鉆電磁波電阻率儀器，用多個“單發雙收”線圈組合，通過測量兩個接收線圈信號之間的幅度比與相位差，來確定地層電阻率的特性。如圖1所示，T表示單個的發射線圈， 負責發射測量激勵信號；Rl是靠近發射線圈的接收線圈，測得的信號在圖2中用Rl表示； R2是離發送線圈較遠的那個接收線圈，測量信號在圖2中用R2表示。發射信號是數字合成的正弦波，由晶體振動器驅動，所以即使在高溫環境下，其頻率漂移誤差也可以不計。傳統儀器用峰值保持電路采樣兩個接收信號，再用模數轉換電路測出它們的幅度(圖2中AO與B0)，然后計算其比值。用比較器將接收信號整形，形成一個高速計數電路的啟動與關閉控制信號，并用計數值的多少表征兩個測量信號之間的相位差，圖2中的 (θ 1- θ 2λ這種方法的硬件結構需要采用模數轉換電路、兩路峰值保持電路、兩個比較器，與一個高速計數電路，電路板的尺寸較大，功耗也高，硬件的成本較高，使用的儀器多，各種儀器容易受到溫度、震動與老化等因素的影響，調試和維護也不方便。

發明內容
本發明提供的一種檢測信號的衰減與相移測量方法，簡化了儀器的硬件結構，從而可以使儀器在整體上減少來自溫度、震動與老化等方面的影響，節省電路板尺寸與功耗， 降低硬件成本，方便調試與維護工作。為了達到上述目的，本發明提供一種檢測信號的衰減與相移測量方法，包含以下步驟
步驟1、模數轉換電路分別對兩個接收信號進行多點模數轉換； 步驟2、計算近接收器信號的幅度AO和遠接收器信號的幅度BO ； 步驟3、計算接收信號的幅度比值Β0/Α0，獲得接收信號的衰減特性； 步驟4、計算近接收器信號的相位θ 1和遠接收器信號的相位θ 2 ； 步驟5、計算兩接收器信號之間的相位差，即相移。所述的步驟1中，用發射信號頻率整數倍的速率，對兩個接收信號進行多點模數轉換。所述的步驟1中，兩路接收信號是通過從一個發射信號源得到的，它們的角頻率為ω ；
近接收器采集到的數據序列表示為ai (i=0, 1，2，…η)，遠接收器采集到的有用數據序列表示為 bi(i=l，2，3，...η)；
al=A0*SIN(co*tl-θ 1)(1)
a2=A0*SIN(co*t2_ θ 1) =A0*SIN( ω * (tl+Δ t) - θ 1)(2)
a3=A0*SIN(co*t3_ θ 1) =A0*SIN( ω * (tl+2* Δ t) - θ 1) =A0*cos (ω *tl_ θ 1) (3)
其中，AO代表近接收器采集到的信號的幅度，θ 1代表近接收器采集到的信號的相位， al, a2. . . an表示在tl，t2. . . tn共η個采樣時刻，近接收器所采集到的數據；
Μ^0*8ΙΝ(ω* 1-θ2)(4)
b2=B0*SIN(co*t2- θ 2) =B0*SIN( ω * (tl+Δ t) - θ 2)(5)
b3=B0*SIN(co*t3_ θ 2) =B0*SIN( ω * (tl+2* Δ t) - θ 2) =B0*cos (ω *tl_ θ 2) (6)
其中，BO代表遠接收器采集到的信號的幅度，θ 2代表遠接收器采集到的信號的相位， bl, b2. · · bn表示在tl, t2. . . tn共η個采樣時刻，遠接收器所采集到的數據。所述的步驟2包含以下步驟
步驟2. 1、根據公式(1)和公式(3)，得到A0*A0=aNal+a3^3，由此求出近接收器信號的幅度AO ；
步驟2. 2、利用(a2, a4)，(a3, a5)，(a4, a6)……組合，獲得多個幅度值AO ； 步驟2. 3、用統計方法得到精準的近接收器信號幅度AO的測量結果； 利用同樣的方法，計算得到遠接收器信號的幅度B0。所述的步驟2. 3中，將多個AO值排序，用中間一半數量的平均值作為近接收器信號幅度的測量結果。所述的步驟4包含以下步驟
步驟4. 1、根據公式(1)和公式(2)，通過三角函數變換，可以得到接收器信號的相位
θ 1
Cos (ω *tl_ θ 1+ ω * Δ t/2) = (a2_al)/(2*A0*Sin(ω * Δ t/2)) 即θ 1= ω *tl+ ω Φ Δ t/2-arcCos((a2~al)/(2*A0*Sin (ω Φ Δ t/2))) (7) 步驟4. 2、同理計算得到遠接收器信號的相位θ 2
θ 2= ω *tl+ ω * Δ t/2-arcCos((b2_bl)/(2*B0*Sin(ω * Δ t/2)))(8)
θ 1- θ 2 = arcCos ((b2 — bl)/(2 氺 BO 氺 Sin(co*At/2))) -arcCos ( (a2-al) / O*A0*Sin(co*At/2))) (9)。所述的步驟4中，計算多個相位差的值后，求平均，以得到更準確的測量結果。本發明只保留傳統方法中的模數轉換電路，其余兩路峰值保持電路，兩個比較器， 與一個高速計數電路，都省去。其優點是減少儀器將減少溫度、震動與老化等因素的影響， 可以減小電路板尺寸與功耗，降低硬件成本，為調試與維護工作提供方便。


圖1是線圈的結構示意圖2是檢測信號的相位與幅度示意圖； 圖3是利用本發明對檢測信號進行處理的示意圖。
具體實施例方式以下根據圖3，具體說明本發明的較佳實施例。如圖3所述，Rl波表示近接收器得到的信號，R2波形代表遠接收器獲得的信號，豎線表示用發射信號頻率整數倍的速率，對兩個接收信號進行多點模數轉換。隨后，對采集到的兩個數據序列進行處理，得到接收信號之間的幅度比與相位差。該檢測信號的衰減與相移測量方法，包含以下步驟 步驟1、模數轉換電路分別對兩個接收信號進行多點模數轉換；
用發射信號頻率整數倍的速率，對兩個接收信號進行多點模數轉換；本實施例采用8 倍值，如果用其它數值，則原理相同；
兩路接收信號是通過從一個發射信號源得到的，它們的角頻率為ω ； 近接收器采集到的數據序列表示為ai (i=0, 1，2，···!!)，遠接收器采集到的有用數據序列表示為 bi(i=l，2，3，...η)；
al=A0*SIN(co*tl-θ 1)(1)
a2=A0*SIN(co*t2_ θ 1) =A0*SIN( ω * (tl+Δ t) - θ 1)(2)
a3=A0*SIN(co*t3_ θ 1) =A0*SIN( ω * (tl+2* Δ t) - θ 1) =A0*cos (ω *tl_ θ 1) (3)
其中，AO代表近接收器采集到的信號的幅度，θ 1代表近接收器采集到的信號的相位， al, a2. . . an表示在tl，t2. . . tn共η個采樣時刻，近接收器所采集到的數據；
bl=B0*SIN(co*tl-θ 2)(4)
b2=B0*SIN(co*t2- θ 2) =B0*SIN( ω * (tl+Δ t) - θ 2)(5)
b3=B0*SIN(co*t3_ θ 2) =B0*SIN( ω * (tl+2* Δ t) - θ 2) =B0*cos (ω *tl_ θ 2) (6)
其中，BO代表遠接收器采集到的信號的幅度，θ 2代表遠接收器采集到的信號的相位， bl, b2. · · bn表示在tl, t2. . . tn共η個采樣時刻，遠接收器所采集到的數據。
步驟2、計算近接收器信號的幅度AO和遠接收器信號的幅度BO ；
步驟2. 1、根據公式(1)和公式(3)，得到A0*A0=aNal+a3^3，由此求出近接收器信號的幅度AO ；
步驟2. 2、利用(a2, a4)，(a3, a5)，(a4, a6)……組合，獲得多個幅度值AO ；
步驟2. 3、用統計方法得到精準的近接收器信號幅度AO的測量結果；
將多個AO值排序，用中間一半數量的平均值作為近接收器信號幅度的測量結果。
6
利用同樣的方法，計算得到遠接收器信號的幅度BO ；
步驟3、計算接收信號的幅度比值Β0/Α0，獲得接收信號的衰減特性；
步驟4、計算近接收器信號的相位θ 1和遠接收器信號的相位θ 2 ；
步驟4. 1、根據公式(1)和公式(2)，通過三角函數變換，可以得到接收器信號的相位
θ 1
Cos (ω *tl_ θ 1+ ω * Δ t/2) = (a2_al)/(2*A0*Sin(ω * Δ t/2)) 即θ 1= ω *tl+ ω Φ Δ t/2-arcCos((a2-al)/(2*A0*Sin (ω Φ Δ t/2)))(7)
步驟4. 2、同理計算得到遠接收器信號的相位θ 2 θ 2= ω *tl+ ω * Δ t/2-arcCos((b2_bl)/(2*B0*Sin(ω * Δ t/2)))(8)
步驟5、計算兩接收器信號之間的相位差，即相移； θ 1- θ 2 = arcCos ((b2 — bl)/(2 氺 BO 氺 Sin(co*At/2))) —arc Cos ( (a2-al) / (2*A0*Sin(co*At/2))) (9)
與幅度方法相似，可以計算多個相位差的值后，求平均，以得到更準確的測量結果。盡管本發明的內容已經通過上述優選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的描述不應被認為是對本發明的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內容后，對于本發明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發明的保護范圍應由所附的權利要求來限定。
權利要求
1.一種檢測信號的衰減與相移測量方法，其特征在于，包含以下步驟 步驟1、模數轉換電路分別對兩個接收信號進行多點模數轉換；步驟2、計算近接收器信號的幅度AO和遠接收器信號的幅度BO ； 步驟3、計算接收信號的幅度比值Β0/Α0，獲得接收信號的衰減特性； 步驟4、計算近接收器信號的相位θ 1和遠接收器信號的相位θ 2 ； 步驟5、計算兩接收器信號之間的相位差，即相移。
2.如權利要求1所述的檢測信號的衰減與相移測量方法，其特征在于，所述的步驟1 中，用發射信號頻率整數倍的速率，對兩個接收信號進行多點模數轉換。
3.如權利要求2所述的檢測信號的衰減與相移測量方法，其特征在于，所述的步驟1 中，兩路接收信號是通過從一個發射信號源得到的，它們的角頻率為ω ；近接收器采集到的數據序列表示為ai (i=0, 1，2···η)，遠接收器采集到的有用數據序列表示為 bi (i=l, 2，3，...η)；al=A0*SIN(co*tl-θ 1)(1)a2=A0*SIN(co*t2_ θ 1) =A0*SIN( ω * (tl+Δ t) - θ 1)(2)a3=A0*SIN(co*t3_ θ 1) =A0*SIN( ω * (tl+2* Δ t) - θ 1) =A0*cos (ω *tl_ θ 1) (3)其中，AO代表近接收器采集到的信號的幅度，θ 1代表近接收器采集到的信號的相位， al, a2. . . an表示在tl，t2. . . tn共η個采樣時刻，近接收器所采集到的數據；bl=B0*SIN(co*tl-θ 2)(4)b2=B0*SIN(co*t2- θ 2) =B0*SIN( ω * (tl+Δ t) - θ 2)(5)b3=B0*SIN(co*t3_ θ 2) =B0*SIN( ω * (tl+2* Δ t) - θ 2) =B0*cos (ω *tl_ θ 2) (6)其中，BO代表遠接收器采集到的信號的幅度，θ 2代表遠接收器采集到的信號的相位， bl, b2. · · bn表示在tl, t2. . . tn共η個采樣時刻，遠接收器所采集到的數據。
4.如權利要求3所述的檢測信號的衰減與相移測量方法，其特征在于，所述的步驟2包含以下步驟步驟2. 1、根據公式(1)和公式(3)，得到A0*A0=aNal+a3^3，由此求出近接收器信號的幅度AO ；步驟2. 2、利用(a2, a4)，(a3, a5)，(a4, a6)……組合，獲得多個幅度值AO ；步驟2. 3、用統計方法得到精準的近接收器信號幅度AO的測量結果；利用同樣的方法，計算得到遠接收器信號的幅度B0。
5.如權利要求4所述的檢測信號的衰減與相移測量方法，其特征在于，所述的步驟2.3 中，將多個AO值排序，用中間一半數量的平均值作為近接收器信號幅度的測量結果。
6.如權利要求4所述的檢測信號的衰減與相移測量方法，其特征在于，所述的步驟4包含以下步驟步驟4. 1、根據公式(1)和公式(2)，通過三角函數變換，可以得到接收器信號的相位θ 1 Cos (ω *tl_ θ 1+ ω * Δ t/2) = (a2_al)/(2*A0*Sin(ω * Δ t/2)) 即θ 1= ω *tl+ ω Φ Δ t/2-arcCos((a2-al)/(2*A0*Sin (ω Φ Δ t/2))) (7) 步驟4. 2、同理計算得到遠接收器信號的相位θ 2θ 2= ω *tl+ ω * Δ t/2-arcCos((b2_bl)/(2*B0*Sin(ω * Δ t/2))) (8) θ 1- θ 2 = arcCos ((b2 — bl)/(2 氺 BO 氺 Sin(co*At/2))) -arcCos ( (a2-al) / O*A0*Sin(co*At/2))) (9)。
7.如權利要求6所述的檢測信號的衰減與相移測量方法，其特征在于，所述的步驟4 中，計算多個相位差的值后，求平均，以得到更準確的測量結果。
全文摘要
一種檢測信號的衰減與相移測量方法，只保留傳統方法中的模數轉換電路，其余兩路峰值保持電路，兩個比較器，與一個高速計數電路，都省去。本方法計算得到接收信號的衰減特性和相位差，其優點是減少儀器將減少溫度、震動與老化等因素的影響，可以減小電路板尺寸與功耗，降低硬件成本，為調試與維護工作提供方便。
文檔編號G01R25/00GK102508032SQ20111034524
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月4日 優先權日2011年11月4日
發明者吳大囡, 畢東杰 申請人:上海神開石油化工裝備股份有限公司, 上海神開石油設備有限公司