[发明专利]一种适用于钻孔无线遥测系统的地面发射装置及方法

说明书

本发明公开了一种适用于钻孔无线遥测系统的地面发射装置及发射方法，该装置包括变压器，该变压器通过非线性器件与发射电源电连接，通过整流电路与发射天线电连接，非线性器件与频率合成模块电连接，频率合成模块则通过通信模块与外界通信。本发明所公开的装置，利用地面电磁波大功率发射技术和频率合成大功率驱动电路，将极低频信号通过频率合成方法，利用变压器、发射电源、非线性器件向地层发射。该装置设计巧妙、使用方法简单，电阻匹配适应范围广，稳定可靠，无需其它额外配件和操作，提高了钻孔无线遥测系统的实用性和灵活性。

技术领域

本发明属于电路驱动技术领域，特别涉及该领域中的一种适用于钻孔无线遥测系统的地面发射装置及方法，既能应用于钻孔的双向通信中，又可应用于其他需要大功率发射的领域。

背景技术

当前钻孔无线遥测技术发展迅猛，但大多数为单向通信，例如在钻孔现场作业中，正常工作模式是井下发射采集到的实时数据信号，地面接收这些信号并解析，从而指导现场工作，即井下发射、地面接收。但如要更改井下的传输参数或通信链路的某些参数，就需要实现地面与井下的双向通信，目前常规方法是利用泵序变化实现对井下的控制，即通过地面泵的开停时序下发，进行简单的切换，但这些切换要求现场人员进行精确操作或者需要在立管上安装专门的分流工具进行泵序控制。

目前在国内现场未见采用电磁波发射方式实现井下控制，如要采用电磁波技术实现对井下的控制，怎样在井筒与径向分布参考电极之间加载大功率极低频电磁波信号是技术难点。虽然在不少发明专利中提及了钻孔无线遥测系统的地面发射技术，但均未详细说明要如何实现，只是泛泛说要有发射驱动电路、功率控制电路等等。

常用的发射驱动电路设计方法有：单电源互补对称电路OTL、双电源互补对称功放电路OCL、平衡桥式功率放大电路BTL。OTL电路无变压器、单电源供电、电路简单，但是需要输出两组大体积耦合电解电容，低频特性差，且输出功率低；OCL电路无输出电容、效率较高、输出功率较OTL电路高，但是需要双电源供电；BTL电路的功率是OCL电路的4倍，频率特性好，但是效率低且电路复杂，由两个OTL电路或OCL电路组成。

井场上漏电、电弧焊、重载设备运行引起的干扰较易引入地面发射电极中，导致大功率驱动电路受到干扰，加上地表参考电极与井筒之间等效阻抗的不稳定性，大功率驱动电路无法采用上述三种常用设计方法。由于体积非常大，笨重且频率特性不稳定，不适合直接采用传统的变压器进行阻抗匹配。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种适用于钻孔无线遥测系统的地面发射装置及方法。

本发明采用如下技术方案：

一种适用于钻孔无线遥测系统的地面发射装置，其改进之处在于：包括变压器，该变压器通过非线性器件与发射电源电连接，通过整流电路与发射天线电连接，非线性器件与频率合成模块电连接，频率合成模块则通过通信模块与外界通信。

进一步的，变压器为大功率高频脉冲变压器，功率不低于50W，有3组以上输出。

进一步的，非线性器件为IGBT。

进一步的，发射电源为开关电源或线性电源。

进一步的，整流电路包括大功率整流桥和大功率滤波电容。

进一步的，频率合成模块将待发射的极低频信号调制至高频信号。

进一步的，极低频信号的频率为3.125Hz，高频信号的频率为1kHz。

进一步的，通信模块的通信方式包括USB通信、网口通信、RS-485通信和RS-232通信，通信对象包括计算机和电路。