综合录井仪的绞车处理电路比较

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摘 要：本文对绞车信号进行了原理分析，现就GEO6000、神开系列的绞车处理单元进行分析，并提出一种更加简化的绞车处理方式。

关键词：井深绞车倍频鉴相HCTL-2020

一、前言

综合录井仪通常采用绞车传感器来计算井深，其检测原理：绞车转动通过缆绳经动滑轮带动大钩垂直上下，绞车传感器将绞车的转动转化为位移脉冲，从而建立了绞车的角位移与大钩高度的映射关系，即每个脉冲对应相应距离的大钩位移。结合悬重可以判断出接单根的情况，从累计单根长度换算出钻井井深。由于绞车传感器的信号处理直接关系到井深的准确性，所以绞车传感器的信号处理非常重要。下文将对绞车传感器信号进行分析，提取其信号特征，并介绍比较了几种不同的绞车信号处理电路。

二、综合录井仪的绞车处理电路比较

绞车处理电路的实现方式就是信号整形、信号倍频、信号鉴相、信号计数和信号输出的具体物理实现方式。各个环节的不同组合构成了各有特色的绞车信号处理电路。现就GEO6000、神开系列的绞车处理单元进行分析，并提出一种更加简化的绞车处理方式。

1、GEO6000绞车信号处理分析

GEO6000的绞车信号处理是比较常规的处理方式。绞车传感器转动输出A，B正交两相脉冲信号，经过光耦电路进行尖峰滤除和电平转换，然后再经过施密特反向整形并驱动LED指示灯。经过整形后的信号进入CD4538单稳电路，调整输出脉冲宽度10?S，调整后的信号通过或非4086电路，完成组合4倍频及信号鉴相，输出CP+及CP-两路信号，然后送到DAP中进行脉冲计数。图1为GEO6000绞车信号处理框图。

SQC882和SDL9000录井仪的绞车型号处理原理与GEO6000录井仪相同。

2、神开绞车信号处理分析

神开录井仪的绞车信号处理的思路基本上与GEO6000相似，但是也相应的加入了一些自己的特色。其信号在完成倍频鉴相后，信号转换成CP+、和CP-两路信号，后通过RS触发器将信号转换为方向输出和脉冲输出两路，然后送到可预置可逆十进制计数器CD4510。通过方向信号控制计数器的对脉冲的加或减。CD4510可以直接输出BCD码。在神开7J01数据采集系统中，直接将BCD信号以并口的形式送到上位机的I/O卡上。而神开7J02数据采集系统则通过单片机读入数据，再以串行形式通过RS232口送到上位机。另外脉冲数可以通过BCD码盘实现脉冲数硬件预置，并可在面板上显示。图4为神开绞车信号处理框图：

3、一种新型绞车信号处理方式

HP公司生产的CMOS专用芯片HCTL-2020集噪声滤波、正交解码、可逆计数、总线接口于一体，将其引用到绞车处理电路可以大大简化处理电路，改善测量系统的性能。

HCTL-2020主要特征有：

高抗噪声能力，芯片输入有SCHMITT触发器与数字滤波；

4倍乘正交解码器，解码器输出为输入信号的4倍频。

16位可逆计数器；

16位寄存器保证数据的正确读取；

8位三态总线接口；

正交解码输出与级联输出信号便于系统扩展；

（1）HCTL-2020的引脚及功能

HCTL-2020的引脚排列如图5所示，其各个引脚功能如下：

VDD，VSS分别为电源和地；

CLK：外部时钟输入端；

CHA，CHB：正交编码输入；

/RST：复位；

/OE：输出允许；

SEL：/OE有效时，SEL=0时，高八位输出，SLE=1低八位输出；

D0-D7：数据总线；

CNTDCDR：正交解码输出；

U//D：正交解码输出，

CHA超前CHB时，信号输出为1，否则为0，可根据此判断内部计数器是加计数还是减计数；

CNTCAS：级联输出，内部计数器溢出时产生；

NC：空脚。

（2）应用设计

绞车信号可以直接接入HCTL2020的输入端，单片机89C51通过译码电路选通后，以8位总线形式，分别读入16位的脉冲计数，然后通过RS232接口送到上位机进行井深计算。图6给出了基于HCTL-2020芯片下的绞车信号处理电路。

三、结束语

通过对比分析不同的绞车信号处理电路，可以帮助更好的吸收、领会并掌握绞车信号处理的关键，对设计或改进绞车电路有很大的帮助。在胜利地质录井公司承担的GEO6000国产化项目中，在绞车电路设计中，采用了可编程逻辑器件实现了绞车鉴相、倍频电路，大大的简化了传统电路。

参考文献

[1]赵电波，张德安，佘明军，董启云单片机在绞车信号处理中的应用[J]录井工程.2007年03期.

[2]张策；甄建；季艳；；综合录井仪传感器信号无线传输方法探讨[J]；录井工程；2010年02期