基于电缆载波通信的高速测井通讯系统设计

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测井是矿产资源勘探与开发的重要方法技术,在保障国家矿产资源储备中发挥重要作用。在测井工作中,井上井下需要高速准确通讯,同时井下仪器设备需要井上提供电源。目前的测井通讯系统普遍需要使用多芯电缆来分别实现数据通讯与设备供电。测井电缆长度一般在几百米到几千米之间,这种方式不仅增加电缆的成本还大幅加大电缆的重量体积,给测井仪器的装卸和运输带来困难。目前有些测井探管(如自然伽马总量测井仪)为了追求简单、易用,已经开始采用单芯测井电缆完成供电和数据传输。随着科技的发展,芯片和系统的集成度越来越高,其他如自然伽马能谱测井仪等也有采用单芯测井电缆的需求。引入电力线载波通信技术只需要使用单芯电缆即可完成长距离大数据量信号的通讯。
  经过多年的发展,电力线载波通信技术以其独特优势成为电力系统中主要的通信方式。该项技术在通信速率及距离等方面都有很大提升。目前市面上的高速宽带低压电力线载波通信芯片虽然在通信速率上有优势,但开发难度大,开发成本高,工作稳定性也有待提高。在测井通讯系统中不是一昧的追求高速率,通讯的可靠性和成本是该考虑的重要的因素。窄带电力线载波通信技术具有电路简单,工作稳定,开发成本低廉的优势因而更适用于测井通讯系统。但是目前国内相关企业的窄带电力线载波通信芯片在通信速率和距离以及误码率等指标上还有待加强。若要长距离高速传输能谱等大量数据,现有产品难以满足需求。
  本文设计的基于电缆载波通信的测井通讯系统,采用TMS320F28335DSP微处理器作为主控制器,以2ASK调制方式调制方波载波。解调采用比较整形加脉冲计数的方法,利用DSP的脉冲捕获功能检测并计数载波通过电路后产生的脉冲来确定载波的有无,进而确定对应于原始二进制数据中的“0”或者“1”来解调出基带信号。该系统具有精简的电路结构,很强的容错能力,数据传输准确可靠,工作性能稳定。实验室的测试表明该系统通信波特率高达57.6kbps,通信距离较长能够普遍满足各种测井作业对通讯速率和工作稳定性的应用需求。
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