实现传感器信号无线传输的探讨

可缺 的一项基本技术 如果利用无线信号发射与接收 ． 来传递传感器
所采集的 电信号 ． 以上问题便 可迎刃 而解 无线录井仪器具有可移动 性、 拆装方便 、 传输范围大等优点 ， 特别适合于复杂的井场环境。
１ ． 无线传输 系统方案
１ ． １ 录井传感器信号的产 生与接 收 传感器亦称一次仪表 ． 是将一种物理量转换 为另一种 物理量 的设 备。 其输入信号为待测物理量 ， 如温度 、 密度 、 压 力、 电阻率 、 距离等 ， 输 出信号为可以被二 次仪表或计算机接收的物理量． 如 电流 、 电压等 。 通 过录井监控 ， 进行钻井 工程预报 、 及时发现油气 显示 ． 更可 以避免钻井 事故的发生 目 前使用 的传感器分为三大类： 快速数据（ Ｆ Ａ Ｓ Ｔ Ｄ Ａ Ｔ Ａ ） 传 感器 、 脉冲信号（ Ｆ Ｕ Ｓ Ｅ Ｄ Ａ Ｔ Ａ ） 传感器 、 单道信－ ￣（ Ｍ Ｏ Ｎ Ｏ Ｌ Ｏ Ｇ ） 传感器 。 现以现场应用的超声 波体积传感器为例 ． 介绍 录井传感器信号产
０ ． 引 言
标准 电流（ ４ ｍ Ａ ～ ２ ０ ｍ Ａ ） 信 号。发送 的电信号通过线路传输 ． 被综合 录 井仪 的数据采 集面板 所采集 通过 Ａ ／ Ｄ转换 卡转 换或电压信号 （ ２ Ｖ ～ ６ Ｖ ） 为简便 的数字信号 ． 最后在通过计算机 ． 在显示屏上还原 出当前相 应 的该物理信号值 １ ． ２ 无线传输方案设计 图 １ 综合录井仪基本结构 为了实现传感器信号 的无线传输 ． 在 已有传 感器信号采集 、 传输 气体检测 仪 、 各类传感器 以及其它信号源所采 集的电信号 ． 经数 和分析处理 的基础上 ， 建立无线传输方 案。 该方 案旨在安装简便 、 操作 据采集 、 数据处理面板 的处理后 ． 由综合 录井仪 软件进行 分析 ， 最后 由 性强 ， 同时保证 了信号 的传输速率 、 稳定性和灵敏度 ｌ １ １ 。 输出设备输 出 在传感器处设计一个无线发射装置 ． 每个传感器所采集到 的电信 目前各 类数据信号 的传输 ， 普遍采用有线传 输形式 ． 通过 为每个 号 ， 经过发射信 号处理 电路处理后转化为符合发射天线统一标准 的电 传感 器架设一条信号线将其与综合录井仪 相连 接 ．实现信号的传递 信号 。通过发射天线 ， 将 电信号转化为 电磁波信号发射 出去 。 由于信号线数量较 多（ 或采 用总线式 ） ， 安装 起来 较为繁重 ， 且线路易 在综合 录井仪 处 ， 安置无线接 收装置 ， 接收各个 传感器所发射 的 发生短路 、 断路 的情况 ， 影响资料录取。 无线 电信号 ， 通过 信号处理 电路转化 为常规电信号 ， 经 过滤波 、 放大 、 在国际上 ．石油 录井行业 的无线传输技 术已经发展得 相当迅速 Ａ ／ Ｄ转换等处理 ， 最后还原 出当前物理量。 无线传输系统如图 ３ 所示 了 加拿大 的 ＷＥ Ｌ Ｌ Ｓ Ｉ Ｔ Ｅ Ｇ Ａ Ｓ 公 司已经 在气体检测 中实现 了数据 的 无线传输 ． 研制 出了便携 式气体监测仪
２ ０ １ ３ 年第０ ３ 期
科技 强向导
◇ 信 息技术◇
实现传感器信号无线传输的探讨
王 秀侠
（ 胜利地质录 井公司 山东
【 摘
Байду номын сангаас
东营 ２ ５ ７ ０ ６ ４ ）
要】 录井传 感器测量信号 多以信号线为介 质进行传输 ， 现场施工过程 中常存 在铺设 线路 工作繁重、 短路、 断路 影响等 问题 。通过研 究
利用无线 电磁波的传 输原理 ， 设 计电磁 波发射 装置及接 收装置 ， 并进行调试 ， 建立 完整的传感 器信号无 线传输装置 实验 系统 ， 初 步实现 了传感
器信 号 的 无 线 传 输
【 关键词 】 传感器 ； 无线传输 ； 信号
生、 接收的过程。超声波体积传感器由超声波发射与接收装置和变送 超声波发射 与接收装置的功能是测量传感器端面和被测液面 综合 录井技术广泛应用于油气勘 探活动 中的钻探过程 ． 可进行 钻 器组成 ． 井实时监控 、 地层压力监测 、 油气资源评价 等工作 。 综合录井仪的整个 之间 的距离 ．变送 器功能是将检测 到的距离信号转换 为标 准 电流信 号 通过记录超声波发射与接 收所需要 的时 间． 测量传感器端 面和被 工作过程如图 １ 所示 。 测液 面之间的距离 ． 该信号经 电路处理后 ． 输 出与液体高度成反 比的
传
◎＿ ＿ ＋
嚣
传
⑨一
器
图 ２ 便携式气体监测仪 该 系统包括气液分离 系统 、 气体检测 系统 、 数据分析 系统和发射 系统 四 个 部分 最左边 的气液分离系统将 一定量的钻井液 抽人 设备 内， 把钻井液 中的烃类气体搅拌出来 中间的气体 检测系统将分离出 来的气体抽 到色谱装置 内． 进行气体检测 检测出来的数据经过计算 机的处理 以后 ． 最后通 过最右侧 的小型发射 天线发射 出去 ． 从而实现 了气测数据 的无线传输 ． 改变 了传统的气体 检测方法 显示出了简便 快捷的特 点。 因此 ．通过加拿大 ＷＥ Ｌ １ Ｓ Ｉ Ｔ Ｅ Ｇ Ａ Ｓ 公司研制 的便 携式气体监测 仪可 以看 出． 录井 过程中 ． 信号 的无 线传输 已成为生 产和生活 中必不
一
善
图 ３ 无线传输 系统
２ ． 信号发射和接收系统设计
２ ． １ 电磁波信号发射 系统 电磁波信号的发射系统主要包括 以下几个部分 ： （ １ ） 传感器 ： 测量所需的物理信号并转换为 电流 、 电压信号。 （ ２ ） 发射信号处理电路 ： 对电信号进行滤波、 拟合 、 放大、 匹配等处理。 （ ３ ） 环形天线 ： 将电信号转化为无线 电磁波并发射 出去 （ ４ ） 供 电装置 ： 通过太 阳能对各元器件进行供 电