[发明专利]一种电磁随钻测量系统的井下信号发射装置及其发射方法

权利要求书

1.一种电磁随钻测量系统的井下信号发射装置，其特征在于：所述发射装置 包括上部钻柱和下部钻柱，且在所述上部钻柱和下部钻柱中间包含有绝缘接头； 所述上部钻柱和下部钻柱用于形成非对称偶极天线；

所述发射装置还包括发射机部件、电源部件和测量部件；上述三个部件分 别固定设置在所述上、下部钻柱内部；

所述发射机部件包括单片机、功率放大器和阻抗变换器；所述单片机用于 对信号进行编码、调制；功率放大器用于对信号进行功率放大，并通过阻抗变 换器完成地层阻抗匹配，形成双极性信号，馈接到所述上部钻柱和下部钻柱， 完成发射。

2.根据权利要求1所述的一种电磁随钻测量系统的井下信号发射装置，其特 征在于：

在所述绝缘接头和下部钻柱中间设置有座键接头，所述发射机部件固定连 接座键接头，所述电源部件和测量部件依次固定在发射机部件的下端；所述绝 缘接头和上部钻柱中间设置调整接头，所述发射机部件的上端设置有上连接杆， 所述上连接杆用于将发射机部件与所述调整接头连接，进而与所述上部钻柱电 连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种电磁随钻测量系统的井下信号发射装置， 其特征在于：

所述发射机部件中还包括隔离单元和辅助单元；所述隔离单元用于将所 述单片机与功率放大器隔离，为功率放大器浮地设计；所述隔离单元为光电隔 离器，包括光电耦合器或隔离变压器及辅助电路；

所述辅助单元用于给发射装置提供加电控制、检测功率放大器的工作状 态以及调整发射装置输出功率和发射效率；

所述辅助单元包括过流检测电路、保险管和继电器。

4.根据权利要求1所述的一种电磁随钻测量系统的井下信号发射装置，其特 征在于：

所述发射机部件中的阻抗变换器用于实现功率放大器与由上部钻柱和下部 钻柱形成的非对称偶极天线所输入的阻抗值进行匹配，以保持发射效率；

所述阻抗变换器包括线圈和负载电阻。

5.根据权利要求2所述的一种电磁随钻测量系统的井下信号发射装置，其特 征在于：

所述的发射机部件通过所述上连接杆与所述调整接头连接，进而与所述上 部钻柱电连接，且通过所述座键接头与下部钻柱电连接，即发射机部件的功率 输出分别馈送到上、下部钻柱；所述上连接杆具有绝缘涂层；

所述单片机为DSP单片机，用于与所述测量部件的信号进行交换并对信号 进行编码和调制输出；

所述电源部件为高能电池组或涡轮发电机中的一种。

6.应用如权利要求1-5之一所述的一种电磁随钻测量系统的井下信号发射装 置而采用的一种井下信号发射方法，所述发射方法中应用到非对称偶极天线、 发射机部件、电源部件和测量部件，所述非对称偶极天线由上部钻柱和下部钻 柱形成；

其特征在于：所述发射方法包括：

1)地层数据输入步骤：所述单片机将所述测量部件中的探测信号进行数据 输入；

2)数据处理步骤：将所述输入的信号进行数据处理；

3)隔离步骤：将处理后的信号进行有效隔离处理，提高抗干扰能力；

4)功率放大步骤：将来自单片机的两路信号，通过隔离器后，分别输入两 路开关功率放大器，进行信号放大；

5)阻抗变换步骤：将来自功率放大器的两路交替信号，通过阻抗变换器形 成双极性信号；用于实现功率放大器与非对称偶极天线输入的阻抗值进 行匹配，以保持发射效率；

6)数据发射步骤：将通过阻抗变换器后形成的双极性信号，馈接到非对称 偶极天线的两极，进行发射。

7.根据权利要求6所述的一种电磁随钻测量系统的井下信号发射方法，其特 征在于：

所述发射方法中还包括辅助过程步骤，所述辅助过程用于给发射装置提供 加电控制、检测功率放大器的工作状态以及调整发射装置输出功率和发射效率。

8.根据权利要求6所述的一种电磁随钻测量系统的井下信号发射方法，其特 征在于：

所述数据处理步骤包括：

a)编码过程：进行信源编码、信道编码；

b)调制过程：进行信号调制；

c)输出调制信号过程：输出两路互补的调制信号。