油气井工程测量理论与方法5-1(信号调理)
工程测试考试知识点 (1)(1)
第一章1.测试是测量和试验的综合。
2.机械工业中，测试的非电物理量主要有位移，摩擦力，长度，速度，加速度，力，温度，压力，流量，质量，液位，频率。
3.典型的测试系统主要由传感器、调理电路、信号分析处理、信号显示记录。
4.测试技术在机械工业中的应用主要包括产品开发与性能试验、质量控制与生产监督、机械故障诊断。
5.什么是测量？什么是测试？测量：把被测对象中的某种信息检测出来并加以定量测试：把被测对象中的某种信息人为的激发出来6.什么是电测法?电测法为应力测试方法中的一种，金属电阻丝承受拉伸或压缩变形时，电阻也将发生变化。
传感器:直接用于被测量，并能按一定规律将被测量转换成同种或别种量值输出。
这种输出通常是电信号。
信号调理:把来自传感器的信号转换成更适合于传输和处理的形式。
如幅值放大、阻抗的变化转换成电压的变化、或阻抗的变化转换成频率的变化。
信号处理:接受来自条理的信号，并进行各种运算、滤波、分析，将结果输至显示记录或控制系统。
信号显示记录:以观察者易于识别的形式来显示测量的结果，或将结果进行存储，供必要时使用。
7.简述测试系统的基本组成及各部分的作用,和并画出系统框图。
传感器是测试系统的第一环节，其主要作用是感知被测的非电量，并将非电量转化为电量。
传感器输出的电信号经信号调理电路加工处理后，才能进一步输送到记录装置和分析其中。
信号分析，设备可以通过数据或图像的形式输出人们感兴趣的信息。
8.列出你身边的测试技术应用的例子。
生活中的水表，电表，燃气表。
天气预报中的温度，湿度，风向。
医院中病人的心跳，血压等。
飞机，汽车的仪表盘。
生活中的红绿灯9.简述测试技术与信号处理的基本内容和在机械工业中的重要性。
在工程领域,它贯穿于产品的设计开发、制造加工、使用和售后服务全过程,产生巨大的经济和社会效益。
特别是当今处于“自动化时代”，就更离不开测试技术。
第二章1.煤矿提升机的承载钢丝绳突然断裂,其断裂时的应力信号属于瞬变信号。
【学习】第五章信号调理电路
一般采用音频交流电压（5～10kHZ）作为电桥电源。 这时，电桥输出将为调制波，外界工频干扰不易从线路 中引入，并且后接交流放大电路简单无零漂。
采用交流电桥时，必须注意影响测量误差的一些因素。
如：电桥中元件之间的互感影响；无感电阻的残余阻抗； 邻近交流电路对电桥的感应作用；泄漏电阻以及元件之间、 元件与地之间的分布电容等。
整理课件
33
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§2 调频与解调
（1）调频
调频（频率调制）是利用信号电 压的幅值控制一个振荡器，振荡 器输出的是等幅波，但其振荡频 率偏移量和信号电压成正比。
当信号电压为零时，调频波的频率等于中心频率（载波频 率）；信号电压为正值时频率提高，负值时则降低。所以调 频波是随信号而变化的疏密不等的等幅波。
-fm
fm
－f0
f0
时域分析
频域分析
由脉冲函数的卷积性质知：一个函数与单位脉冲函数卷积的结
果，就是将其以坐标原点为中心的频谱平移到该脉冲函数处。
即调制后的结果就相当于把原信号的频谱图形由原点平移至
载波频率 f 0 处，幅值减半。
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从调幅原理看，载波频率 f 0 必须高于原 信号中的最高频率 f m 才能使已调波仍 保持原信号的频谱图形，不致重叠。
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g(t)1 2x(t)1 2x(t)co4sf0t
据傅里叶变换性质可得：
G (f) 1 2X (f) 1 4X (f 2 f0 ) 1 4X (f 2 f0 )
若用一个低通滤波器滤去中心
频率为 2 f 0 的高频成分，那
么将可以复现原信号的频谱 （幅值减小为一半），若用放 大处理来补偿幅值减小，可得 到原调制信号。
工程测试技术基础第五章信号调理
5.3调制与解调
动手做： 用个人测试实验室中数字 信号发生器、波形运算器 等软件芯片，设计一个非 抑制调幅与解调系统。
5.3调制与解调
4 频率调制
调频是利用信号x(t)的幅值调制载波的频 率，或者说，调频波是一种随信号x(t)的电压 幅值而变化的疏密度不同的等幅波.
y (t) A c2 o[f0 s x ( (t)* t ])
y (t) [A 0* x (t)c ]o 2 fs t()
调制
缓变信号
放大
高频信号
放大高 频信号
解调
放大缓 变信号
5.3调制与解调 幅度调制与解调过程（波形分析）
x(t) z(t)
乘法器
x m(t)
放大器
z(t)
乘法器
滤波器
x(t)
5.3调制与解调 幅度调制与解调过程（频谱分析）
x(t) z(t)
3.某些场合，为便于信号的远距离传输，需要 对传感器测量信进行调制解调处理。
第五章、测试信号调理技术
5.2 信号放大
分类
直流放大器
特点 低频保留,高频截止
放大器
交流放大器 直流电桥 交流电桥
高频保留,低频截止
电荷放大器
5.2 信号放大电路
1 直流放大电路
1) 反相放大器
电压增益:
Av
RF R1
t
5.3调制与解调
a) 幅度凋制(AM)
y (t) [A * x (t)c ]o 2 fs t( )
b) 频率调制(FM)
y (t) A c2 o[fs 0 x ((t)* t])
c) 相位调制(PM)
y(t)A co 2 fs t[(0 x(t)])
工程测试(有简答题答案)
填空题1. 可以用数学关系式或图表精确描述的信号称为确定性信号。
2.周期信号可分为谐波信号和一般周期信号两类。
3.周期信号的强度特征常用峰值、绝对均值、有效值和平均功率来表示。
4.信息技术中比较典型的代表技术有传感技术、通信技术和计算机技术。
5.要实现不失真测试，测试装置的幅频特性为常数，相频特性应为直线。
6.表征测试装置的静态响应特性的参数主要有灵敏度、非线性度、回程误差7.测试装置的响应特性包括静态特性和动态特性。
8.描述测试系统的动态响应特性的函数主要有微分方程、传递函数和频率响应函数9.电容式传感器可分为三种基本类型，即变极距型、变面积型和变介电常数型。
10.传感器按工作原理分可分为机械式、电气式、辐射式、流体式传感器等。
11.传感器的选用原则主要考虑灵敏度、响应特性、线性范围、稳定性、精确度、测量方式等六个方面。
12.按被测物理量来分传感器可分为位移、速度、加速度和力传感器等。
13.传感器按输出量的性质不同可分为模拟式和数字式传感器。
14.滤波器根据频率特性不同可分为高通滤波、低通滤波、带通滤波和带阻滤波。
15.信号调制时根据可调参数可分为调幅、调频和调相三种调制形式。
16.直流电桥按联接方式不同可分为半桥单臂、半桥双臂和全桥电路等工况。
17.常用的信号调理环节有电桥、放大器、滤波器、调制器和模数转换器。
18.将模拟信号转换为数字信号通常分为采样、量化和编码三个步骤。
19.电桥按桥臂接入的阻抗元件不同则可分为电阻电桥、电容电桥和电感电桥三类20.DA转换过程分为两个步骤，即解码和低通滤波。
21.一般虚拟仪器系统由通用计算机、仪器硬件和应用软件三要素构成。
选择题1.电路中鉴频器的作用是（C）A、使高频电压转变为直流电压B、使电感量转变为电压量C、使频率变化转变为电压变化D、使频率转变为电流2.下列不是电阻应变片的输入为（D）A、力B、应变C、加速度D、速度3.下列传感器可实现非接触测量的是（C）A、压电式加速度B、电动式速度C、电磁式速度D、电阻式应变4.交流的动态电阻应变仪中，具有预调平衡的装置是（C）A、电阻调平衡B、电容调平衡C、电阻、电容调平衡D、标定电桥5.直流电桥电桥中相邻半桥工况的灵敏度是单臂工况的（B）A、1倍B、2倍C、3倍D、4倍6.极距变化型电容式传感器，其灵敏度与极距（D）A成正比B、平方成正比C、成反比D、平方成反比7.不属于测试系统的静态特性的有（D）A、灵敏度B、非线性度C、回程误差D、阻尼系数8.超声波传感器是实现（A）转换的装置A、声电B、声光C、声磁D、声压9.描述周期信号的数学工具是（b）A、相关函数B、傅里叶级数C、拉普拉斯变换D、傅里叶变换10描述非周期信号的数学工具是（C）A、三角函数B、拉普拉斯变换C、傅里叶变换D、傅里叶级数11.将时域信号进行时移，则频域信号将会（D）A、扩展B、压缩C、不变D、仅有相移12.测试装置能检测输入信号的最小变化能力，称为（D ）A、精度B、灵敏度C、精密度D、分辨力13.描述传感器静态特性的指标有（B ）A幅频特性B线性度C稳定时间D动态范围14.不失真测量除要求测量系统幅频特性是常值外，其相频特性要求满足（A ）A相移与频率成正比B常值相移C任意相移D无特殊要求15.二阶系统中引入合适的阻尼率的目的是（C ）A使得系统输出值稳定B使系统不共振C获得较好的幅频、相频特性D获得好的灵敏度16.液柱式温度计系统是（B ）系统A零阶B一阶C二阶D高阶17.半导体应变片是根据（D）原理工作的。
油田工程测量技术方案模板
油田工程测量技术方案模板一、前言油田工程测量技术是油田开发的重要环节，它直接影响着油田的开发效率和成本控制。
因此，对于油田工程测量技术的研究和应用具有重要的意义。
本文将介绍油田工程测量技术方案，包括测量原理、测量仪器、测量方法等内容。
二、测量原理1. 坐标系油田工程测量技术通常采用直角坐标系来描述地球上的地理位置。
直角坐标系包括X轴、Y轴和Z轴，分别表示东西方向、南北方向和高程方向。
通过这三个轴，可以精确定位地球上的每一个点。
2. 测量基准在油田工程测量技术中，测量基准是非常重要的。
测量基准是以某一点作为起始点，建立起坐标系，并以此为基础进行测量。
一般来说，测量基准点会选取在地面比较稳定的地方，一般有三种类型的基准点：平面基准点、高程基准点和控制基准点。
3. 测量误差在实际测量过程中，由于地形、环境、设备等诸多因素的影响，都会导致测量结果与真实值之间存在一定的差距。
这种差距就是测量误差。
而测量误差的大小，会直接影响到油田工程的设计和开发。
三、测量仪器1. 全站仪全站仪是一种高精度的测量仪器，它能够同时测定目标点的水平角和垂直角，从而确定目标点在地理坐标系中的位置。
全站仪广泛应用于测量工程测量、建筑测量和地形测量等方面。
2. GPS定位仪GPS定位仪是一种利用卫星信号测定地理位置的仪器。
它能够在任何地方实现高精度的定位，并且不受地形、环境等条件的限制。
因此，在油田工程测量中，GPS定位仪也被广泛使用。
3. 激光测距仪激光测距仪是一种可以通过激光束来测定距离的仪器。
它通常用于测量较短距离的目标点，精度高，测量速度快，非常适用于油田工程中短距离的测量任务。
四、测量方法1. 静态测量静态测量是指测量仪器在不动的状态下进行测量。
这种方法通常适用于对静态目标点的测量，比如建筑物、管道等的测量。
2. 动态测量动态测量是指测量仪器在移动的状态下进行测量。
这种方法适用于对动态目标点的测量，比如车辆、机械设备等的测量。
油气井工程测量理论与方法5-1(信号调制和解调)
cm
cm
a
U cm max U cm min
U cm
U cm
油气井工程测量理论与方法
1.2普通调幅信号的波形 U 如图所示， cm (1 ma cos t ) 是 u o (t) 的振幅，调幅波的包络与调制 信号的形状完全一致，它反映调幅信号的包络线的变化。 由图可见，在输入调制信号的一个周期内，调幅信号的最 大振幅为 U cm max U cm (1 ma ) ，最小振幅为 U cm min U cm (1 ma ) 。
u I (t )
u 为普通调幅波： I (t ) U im (1 ma cos t ) cos ct
油气井工程测量理论与方法
则乘法器的输出电压为
如图所示：
图 单频信号调制时的频谱 三个频率相距很近。由图可以看出，上、下边频分量对 称地排列在载波分量的两侧。调幅波的频谱宽度简称带宽， 用 fbw 表示。显然 fbw ( fc F ) ( fc F ) 2F
因此，调幅电路的作用是在时域实现 u (t ) 和 uc (t ) 相乘，反 映在波形上就是将 u (t ) 不失真地搬移到高频振荡的振幅上，而 在频域则将 u (t )的频谱不失真地搬移到 f c的两边。
油气井工程测量理论与方法
第五章
信号调理
传感器的本身是以一定精确度把被测量转换为与之 有对应关系的便于应用某种物理量的装置。 如将非电量（振动、位移、加速度、光、湿度、温 度…….）转换成电量（如电阻、电容、电感等） ，当然刚 刚还学习了光强的调制。那么这些被转换的电信号通常要 进行某些调理和处理，以便提高信噪比。 （拿出有用的，抛 开无用的） 并把信号转换成更便于处理、 ， 显示和接收的形 式。最终转换为仪表示值或被记录。
信号的调理和处理
4.0 信号调理的目的
信号调理的的目的是便于信号的传输与处理。 1.传感器输出的电信号很微弱，大多数不能直接输送到 显示、记录或分析仪器中去，需要进一步放大，有的还 要进行阻抗变换。 2.有些传感器输出的是电信号中混杂有干扰噪声，需 要去掉噪声，提高信噪比。 3.某些场合，为便于信号的远距离传输，需要对传感 器测量信进行调制解调处理。
I1 I2
R4
R1 R
R2 I1 I2
R1 R
c Uo
a
R4
I1 I2
c Uo
c Uo
R3 R
R3
R3
d Ui
R4 R
d Ui
半桥、单臂输出 R Uo Ui 4 R0
S Uo Ui R0 / R0 4
半桥、双臂输出 R Uo U i 推导 2 R0
S Uo U i R0 / R0 2
机械工程测试技术基础
第四章 信号变换及调理
第四章
信号变换及调理
▼
▼ ▼ ▼
4.0 变换及调理的目的 4.1 电桥 4.2 信号的调制解调 4.3 信号的滤波器
Guangdong University of Petrochemical Technology
广东石油化工学院
1
机械工程测试技术基础
第四章 信号变换及调理
广东石油化工学院
21
机械工程测试技术基础
第四章 信号变换及调理
y m (t )
调幅 AM
0
t
Ym ( f ) X ( f ) * Y ( f )
½
f0
2 fm
½
0
f0
2 fm
R1 R2 c U o R3 d Ui
14-第四章 信号调理-调制
测试技术
1 1 x(t ) cos 2πf 0t cos 2πf 0t x(t ) x(t ) cos 4πf 0t 2 2
频谱
1 1 1 Z ( f ) X ( f ) X ( f 2 f0 ) X ( f 2 f0 ) 2 4 4
乘法器
z(t)
五 频率调制测试技术 调频是利用信号x(t)的幅值调制载波的频率，或者说，调频波是 一种随信号x(t)的电压幅值而变化的疏密度不同的等幅波. 信号 电压为正值时调频波的频率升高，负值时则降低；信号电压为零 时，调频波的频率就等于中心频率。其频谱结构非常复杂，虽与 原信号频谱有关，但却不像调幅那样进行简单的 “搬移” ，也不 能用简单的函数关系描述。为了保证测量精度，对应于零信号的 载波中心频率应远高于信号的最高频率成分。
华北电力大学机械工程学院
测试术
x' (t ) D x(t )
,
xm (t ) [ A x(t )] cos(2ft )
华北电力大学机械工程学院
测试技术
若所加的偏置电压未能使信号电压都为正，x(t)的相位将发生 180。，只有简单的整流不能恢复原调制信号，这时需要采用 相敏检波方法。
测试技术
x(t)
乘法器
x m(t)
z(t)
放大器 五、解调 1)同步解调 若把调幅波再次与原载波信号相乘，则频域信号将再一次进行 “搬移”,当用一低通滤波器滤去频率大于fm的成分时，则可以 复现原信号的频谱。与原频谱的区别在于幅值为原来的一半， 这可以通过放大来补偿。这一过程称为同步解调，同步是指解 调时所乘的信号与调制时的载波信号具有相同的频率和相位。
调幅是将一个高频简谐信号（载波信号）与测试信号（调制 信号）相乘，使载波信号随测试信号的变化而变化。调幅的 目的是为了便于缓变信号的放大和传送，然后再通过解调从 放大的调制波中取出有用的信号。所以调幅过程就相当于频 谱“搬移”过程。而解调的目的是为了恢复被调制的信号
油气勘探常用的测井技术和方法简介
(二) 油气勘探常用的测井技术和方法简介1、电法测井－饱和度测井方法电阻率测井是最先发展起来的测井方法，从用途上分为两类：电阻率含油饱和度测井和用于地质学研究的电法测井；从测量方法上可分为三类，即普通电法（电极系）测井，电流聚焦测井和电磁聚焦测井。
在不含金属矿物的地层中，地层导电性表现在电阻率的高低主要受地层孔隙大小和所含流体性质的影响。
对于具有一定孔隙的地层，当其含水时，一般电阻率较低（与地层水矿化度有关），当其含油时电阻率较高。
因此，利用电阻率测井资料，按有关的理论和实验关系，可以确定地层含油饱和度的大小。
（1）普通电阻率测井普通电阻率测井是指早期的电极系横向测井，它采用供电电极A 、B 供给低频矩形交变电流I ，由测量电极M 、N （按不同排列方法及尺寸组成不同的电位电极和梯度电极系，我油田常用的电位电极系为0.5米，常用的梯度电极系为2.5米和4米），测量M 、N 之间的电位差为U MN ，电位差的大小反映了井内不同地层电阻率的变化，从IU K R MN a ∙=公式可以得到地层视电阻率a R （是地层真电阻率、泥浆冲洗带和侵入带的函数），地层电阻率和储层岩性、物性和含油性有密切关系，从而能确定岩性，划分油层、水层，确定地层界面和含油饱和度。
为求得地层真电阻率，通常采用浅、中、深三个径向探测深度的电阻率测量、测量三个环带的视电阻率，建立三个响应方程求之。
普通电阻率测井方法使用的电极系结构简单，不能聚焦，不能推靠到井壁上，又受井眼大小、泥浆、地层厚薄、非均质和围岩等客观条件的影响，难以求准地层真电阻率，所以趋于被淘汰，但因划分地层和岩性很直观、方便，因此保留了几种电阻率曲线。
（2）微电极测井它是将三个间距为0.025米的纽扣电极镶嵌在具有向井壁地层推靠能力的橡胶极板上，通过测量主要受泥饼影响的微梯度电阻率和主要受冲洗带影响的微电位电阻率，确定泥饼电阻率和冲洗带电阻率划分渗透性储层的测井方法。
第四章 信号调理和处理
载波
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0.5
1
1.5
6 7 8 9 10
5
2
2.5
24
t
3
t
2.相敏检波
3 2 1 y 1( t ) y 2( t ) 0 y 3( t ) 1 1 2 3 4 5 6 7
第四章 信号调理和处理
8
9
10
2
3 t
3
2
1
y 3( t )
0 1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
2
3 t
通过相敏检波可以得到一个幅值与极性均随调制信 号变化的信号。 对有极性或方向性的被测量，经调制后必须采用相 敏检波才能正确恢复原信号。
6
第四章 信号调理和处理
3. 调制的分类
根据载波被调制参数的不同，调制 可分为： 调幅、调频和调相
使载波的幅值、频率或相位随调制信 号而变化的过程分别称为调幅、调频或调 相。它们的已调波分别称为调幅波、调频 波或调相波。
7
种类
调制信号x(t)
第四章 信号调理和处理
载波信号 z (t ) A cos(2ft )
x m(t) z(t)
乘法器
xm (t ) cos(2 f zt ) x(t )cos2 2 f zt
1 1 x(t ) x(t ) cos(2 (2 f z )t ) 2 2
滤波器
x(t)
其傅里叶变换为
1 1 1 xm t z t X f X f f 2 f z X f f 2 f z 2 4 4
油气井工程测量理论与方法2-1(测量仪器基本特征)
dt
dt
2
油气井工程测量理论与方法
在实际中，要想精确地建立测量系统的数学模型是十分 困难的，而且即使建立了，也很难求解。因此，往往采取 近似的方法，只考虑主要因素。例如，只考虑对动态特性 影响较大的惯性、阻尼、形变以及储能电气元件(电感、电 容等等)的影响。对变形较小的机械零件视为刚体，对各电 气元件视为理想的纯电阻、纯电感、纯电容等。经过这样 近似之后，通常可用常系数线性微分方程式作为描述测量 系统动态特性的数学模型。方程的通式为
第二节 测量装置的静态特性 静态特性是指输入不随时间而变化的特性，它表示在被测 量各个值处于稳定状态下输入输出的关系。 动态特性是指输入随时间而变化的特性，它表示对随时间 变化的输入量的响应特性 如果描述输出和输入关系常系数线性方程中各微分项系
b0 y0 a 数为零，则有： 0 x kx
在这一节中主要理解测量装置的基本概念及一个理想测 量系统应该具有哪些基本特性， 满足何种需要。测量装置或 系统有简有繁， 要看研究解决问题的复杂情况而定。 有的非 常简单，只需 1~2 个环节，有的则非常繁杂，但无论怎样， 一个测试系统最终要解决的就是输入和输出之间的关系和 变换问题。
输入 输出
测试系统 h （t）
油气井工程测量理论与方法
四、 典型环节
传递函数可以分解为多个基本因子的的乘积，每个基本因子就是一个 典型环节。
1、比例环节 比例环节传递函数和方程为如下：
G (S ) K y ( t ) kx ( t )
K 为放大系数或增益，这一环节有放大器、减速器等。
2、惯性环节（一阶系统）
G (S ) K TS 1
，该系统称为理想系统。测
量装置的静态特性就是指在静态测量情况描述实际测
测试技术-思考题（答案）
测试技术-思考题（答案）机械电⼦⼯程测试技术⼀、采集及传输部分思考题第2节1.信号调理的内容和⽬的？答：信号调理的的⽬的是便于信号的传输与处理。
内容：(1)把传感器输出的微弱电压或电流信号放⼤，以便于传送、信噪分离或驱动其他测量显⽰电路；(2)多数传感器的输出是电阻、电感或电容等不便于直接记录的电参量，需要⽤电桥电路等把这些电参量转换为电压或电流的变化；(3)抑制传感器输出信号中噪声成分的滤波处理；其他内容：如阻抗变换、屏蔽接地、调制与解调、信号线性化等。
2.信号调制与解调的种类？答：根据载波受调制的参数不同，使载波的幅值、频率或相位随调制信号⽽变化的过程分别称为调幅（AM）、调频（FM）和调相（PM）。
调幅是将⼀个⾼频简谐信号（载波）与测试信号（调制信号）相乘，使⾼频信号的幅值随测试信号的变化⽽变化。
在实际的调幅信号的解调中⼀般不⽤乘法器⽽采⽤⼆极管整流检波器和相敏检波器；调频是利⽤信号电压的幅值控制载波的频率，调频波是等幅波，但频率偏移量与信号电压成正⽐。
调频波的解调⼜称为鉴频，调制波的解调电路⼜叫鉴频器。
调相：载波的相位对其参考相位的偏离值随调制信号的瞬时值成⽐例变化的调制⽅式，称为相位调制，或称调相。
3.隔离放⼤器有何特征和特点，主要⽤在哪些场合？它分哪⼏类？答：隔离放⼤器是带隔离的放⼤器，其输⼊电路、输出电路和电源之间没有直接的电路耦合，信号的传递和电源的传递均通过变压器耦合或光电耦合（多⽤变压器耦合，因光电耦合线性度较差）实现。
隔离放⼤器不仅具有通⽤运放的性能，⽽且输⼊公共地与输出公共地之间具有良好的绝缘性能。
变压器耦合隔离放⼤器有两种结构：⼀种为双隔离式结构，另⼀种为三隔离式结构。
光隔离放⼤器，最简单的光隔离放⼤器可⽤光电耦合器件组成。
但是，光电耦合器的电流传输系数是⾮线性的，直接⽤来传输模拟量时，会造成⾮线性失真较⼤和精度差等问题。
4.信号滤波器的种类？答：滤波器按其阶次可分为⼀阶滤波器、⼆阶滤波器、三阶滤波器……等；根据滤波器的电路是数字的还是模拟的，可将滤波器分为数字滤波器和模拟滤波器两类；根据构成滤波器的元件类型，可分为RC、LC或晶体谐振滤波器；根据构成滤波器的电路性质，可分为⽆源滤波器和有元滤波器；最常⽤的是根据滤波器的通频带可将滤波器分为低通、⾼通、带通和带阻类型。
五1克上组油藏测井精细解释技术
型 进 行 测 井 精 细 解 释 ， 结 果 与 实 际生 产 情 况 吻 合 ， 用 性 较 好 ， 法 可 行 、 靠 ， 有 工 程 应 用 价 值 。 其 适 方 可 具 关键 词 ： 测 井 解 释 ；预 处 理 ；电 阻 率 ；五 克 上 组 ； 拉 玛 依 油 田 克
中 图 分 类 号 ：Ｐ ３ ． ４ ６ １８ 文 献 标 识 码 ：Ａ
ｔ ｕ ｅ ｉｔ ｉ ｏ ｇｎ ｏ ａ ｙ ｗｅｌ， ｅｃ ｒ ｅｒ ｓｓｉ ｔ ｌｇ ｉ ｇ ｆ ｒｍ ｎ ｌｓ ｔ．，ｔ ｅ ｒ ｑ ｉｅ ｏ ｇｎ ｕ ｖ ｓ ａ ｅ ｃ ｅ ｋ ｄ ｂ ｕ ｓ ｖ ｙ ｈ ｅ ｕ ｒｄ ｌｇ ｉ ｇ ｃ ｒ ｅ ｒ ｈ ｃ ｅ ｙ Ｇａ ｓ
（ ． ｔ ｔ Ｋｅ ａ ｏ ａ ｏ ｙ ｏ ） ＆ Ｇａ ｓ ｒ ｏｒ ｏｏ ｙ ａ ｄ Ｅｘ ｌｉ ｔ ｎ ｏ ｔｗｅ ｔＰ ｔｏｅ ｍ ｉｅ ｓ ｙ ｈ ｎ ｄ １ Ｓ ａｅ ｙ Ｌ ｂ ｒｔ ｒ ｆ（ｉ ｌ ｓＲｅｅ ｖ ｉ Ｇｅ ｌｇ ｎ ｐ ｏｔ ｉ ，Ｓ ｕ ｈ ｓ ｅｒ ｌｕ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ ．Ｃ ｅ ｇ ｕ ａｏ ｔ
五 １ 上 组 油 藏 测 井 精 细 解 释 技 术 克
慈建发 ，烈辉 ，冯 国庆 ，石 新。 ，张 东。
（．西南石油大学油气藏地 质及开发Ｔ程 国家重点 实验室 ， １ 四川 成都 ６ ０ ０ ； ． ｌ ｌ １５ ０ ２ １ 石油管理局地质勘探 ￣Ｊ ｌ
工程测试与信号分析复习题(交学生)
工程测试与信号分析 填空题：
1.在测量位移的传感器中,符合非接触测量,而且不受油污等介质影响的是( )传感器. A 压电式 B 电阻式 C 电涡流式 D 电容式 2.常用于测量大位移的传感器有( 步器 3.当测量较大的压力时,应采用下列何种弹性元件( ). A 柱式弹性元件 B 梁式弹性元件 C 环式弹性元件 D 轮辐式弹性元件 4.压电式加速度计,灵敏度与固有频率间关系为( ). A 灵敏度高,固有频率高 B 灵敏度低,固有频率高 C 灵敏度高,固有频率下降 D 灵敏度低,固有频率下 降 5.( )的基本工作原理是基于压阻效应. A 金属应变片 B 半导体应变片 C 压敏电阻 D 光敏电阻 6.金属电阻应变片的电阻相对变化主要是由于电阻丝的( )变化产生的. A 尺寸 B 电阻率 C 形状 D 材质 7.光敏元件中( )是直接输出电压的. A 光敏电阻 B 光电池 C 光敏晶体管 D 光导纤维 8.压电式传感器是个高内阻传感器,因此要求前置放大器的输入阻抗( ). A 很低 B 很高 C 较低 D 较高 9.光敏电阻受到光照射时,其阻值随光通量的增大而( ). A 变大 B 不变 C 变为零 D 变小 10.半导体热敏电阻随着温度的上升,其阻值( ). A 下降 B 上升 C 保持不变 D 变为零 11.在尘埃、油污、温度变化较大伴有振动等干扰的恶劣环境下测量时,传感器的选用必须首先考虑( )因素. A 响应特性 B 灵敏度 C 稳定性 D 精确度 12.超声波传感器是实现( )转换的装置. A 声电 B 声光 C 声磁 D 声压 13.压电式传感器常用的压电材料有( ). A 石英晶体 B 金属 C 半导体 D 钛酸钡 14.压电式传感器使用( )放大器时,输出电压几乎不受联接电缆长度变化的影响. A 调制放大器 B 电荷放大器 C 电压放大器 15.压电元件并联连接时,( ). A 输出电荷量小,适用于缓慢变化信号测量. B 输出电压大,并要求测量电路有较高的输入阻抗. C 输出电压小,并要求测量电路有较高的输入阻抗. D 输出电荷量大,适用于缓慢变化信号测量. 16.常用的光电元件传感器包括( ). A 电荷耦合器 B 光敏电阻 C 压电晶体 D 光敏晶体管 17.由许多个 MOS 电容器排列而成的,在光像照射下产生( )的信号电荷,并使其具备转移信号电荷的自扫描功 能,即构成固态图像传感器. A 电子 B 空穴 C 磁场变化 D 光生载流子 18.基于( )类型的传感器是从被测对象以外的辅助能源向传感器提供能量使其工作,称为能量控制型传感器. A 压电效应式 B 热电效应 C 光生电动势效应 D 磁阻效应
油气井工程测量理论与方法1-1(信号描述)
空气包
水龙带 立管
泥浆吸入管
泥浆灌
泥
注泵
浆
池
泥浆净化池
泥
浆
砂泵
返砂 出泵 口
排出口 泥浆返出口 振动筛
除除 砂泥 器器
除气器
水龙头
泥
浆
钻杆
循
环
系
统
井眼
现场数据时实传 输，对现场进 行实时监测。
泥浆池
泵仓
钻台
振动筛
信号
PIT#1 PIT#2 PIT#3 ……. MW(in) TPM(in) RES(in) H2S
测量技术使我们能更有效、更准确的观察和操纵设备，了 解和控制生产工艺和过程，实现生产过程自动化。
现代生产中的科技人员不仅要懂工艺和设备还必须具有测 量方面的相关知识，以便在生产岗位和科学研究中发挥更大的作 用。
总之，测量在日常生活、工业生产等领域都发挥越来越大 的作用，掌握一定的测控知识有利于提高石油工程有关作业中的 测量与自动化水平。
五、海洋水下气侵测量
第一章 信号及其描述
生产实践及科学实验中，需要观测大量的现象及参量的变化。 这些量可以通过测量装置变成易于测量、分析和记录的电信号，一 个信号包含着反映被测系统的状态或特性的某些有用的信息。
第一节 信号的分类与描述
一、信号的分类：
（一）确定信号：若信号可以表示为一个确定的时间函数，因而可以确定其任意时刻的值，这种 信号称之为确定信号。 （1）周期信号：按一定时间间隔周而复始重复出现，无始无终的信号，称为周期信号，可以表 示为：
油气井工程测量理论与方法
绪论
一、测量技术 1、什么是测量技术 • 测量技术是人们认识客观世界，了解客观世界，
油气井工程测量理论与方法5-2(常用测量介绍)
油气井工程测量理论与方法
第二节
多点测斜
多点测斜是一次下井可记录井眼轨迹多个井深处参数
用电缆送入井底，在上提过程中每隔一定长度进行静止测量， 数据用照相方法记录在底片上，提出后冲洗阅读。 罗盘S极永远指北，“十字”重锤始终指向重力方向，照相机对 着罗盘面照相，罗盘透明，十字图形也被照在底片上，照相机自动 进卷，再记录下一个井深处参数。
重力加速度g 在3个加速度传感器上的重力场分量分别为 gx , gy , gz ,地球磁场H 在3个磁通门传感器上的分量分别 为Hx , Hy , Hz ,此6个量经信号处理放大、A/ D 转换后送 到CPU 中进行运算,算出井斜角α 、重力工具面角Qg 、磁性工 具面角θ M 、方位角β 。 1. 3. 1 井斜角 如图4 所示。在垂直面内的直三角形中, 井斜角是从垂直线到 Z 轴(加速度计轴) 的夹角,井斜角α 可由下式求出
EMS系列电子单多点测斜仪是一种新型的钻井测 量仪器，可投测也可吊测。在井下，它按预先设置好 的工作方式将测得的数据存储在探管内的计算机中。 测试完成后，通过地面计算机将上述数据读出，计算 出井斜、方位、工具面、温度等参数，并绘出井眼轨 迹。 EMS系列电子单多点测斜仪包括探管、地面计算 机、打印机和井下保护总成等。
精度指标
适应环境
承 压 ≥100MPa 工作温度:-10～125℃ 振 动：5g，7～200HZ 冲 击：1000g 0.5ms
EMS-Ф 45 EMS-Ф 35
井 方 位：±1.5o 工具面：±1.5o
斜：±0.2o
油气井工程测量理论与方法
产品组成
探管 地面计算机
井下保护总成
油气井工程测量理论与方法
油气井工程测量理论与方法
第5章信号调理电路
放大器参数影响：输入失调电流、输入失调电压9
5.2电平调整
5.2.4有源电平调整实例
某差动压力传感器的输出为33mV~58mV，数据 采集卡输入范围为0.5V~4.5V，因此中间需要电 平调整电路。
调整电路应具有如下特性： 33mV~58mV调整成0.5V~4V（留0.5V余量）
43
5.4信号变换
5.4.1电压－电流转换 为了减少长线传输过程中线路电阻和负 载电阻的影响，可以将直流电压变换成 直流电流后进行传输。
电压-电流变换器：输出负载中的电流 正比于输入电压的电路。
信号制式：被测量电压→4～20mA。
44
5.4信号变换
几种电压－电流转换电路
浮地电压-电流变电路：
RL IL
+
ui2 R3
+ R2 R5
5.3线性化
用较复杂的无源电路 仍以湿敏电阻为例，下图是不同敏感区的敏感元 件进行组合来进行线性化的电路
R1 RH1
RH
R2
RH2
25
5.3线性化
电阻
电阻
a b c
Ha Hb HcHd 相对湿度RH%
Ha Hb HcHd 相对湿度RH%
湿敏电阻的线性化效果
26
5.3线性化
用传感器特性曲线上线性较好的一段改善线性
用简单的无源器件（如电阻）与敏感器件并 联或串联，只要电阻值选择合适，就可以将非 线性校正到满意的程度。
如湿敏电阻的线性化
20
5.3线性化
电阻
RHa RHb RHc
a
b c
RH
Ha Hb Hc 相对湿度RH% 湿敏电阻的线性化
油气井工程测量理论与方法6-1(计算机)
油气井工程测量理论与方法
计算机控制系统
数据采集与处理系统框图
油气井工程测量理论与方法
计算机控制系统
2. 直接数字控制系统 直接数字控制系统（Direct Digital Control System），简称 DDC系统，是计算机在生产过程中应用最普遍的一种 形式。它是一台计算机配以适当的输入、输出设备， 从生产中获取信息，按照预先规定的规律进行运算， 然后发出控制信号，通过输出通道直接控制执行机构， 实现对生产过程的闭环控制。一般DDC系统，有一个 功能较齐全的运行操作控制台，给定、显示、报警等 集中在这个控制台上，操作方便。这种控制系统的结 构框图如图所示。
油气井工程测量理论与方法
计算机控制系统
（4）自动化仪表 过程输入输出设备中必须通过自动化仪表与被控对象发生联 系，进行这种联系的有检测仪表和执行机构等。 （5）操作控制台 当工艺流程发生变化时，操作人员要根据新的工艺流程要求， 需要废弃、增加或修改某些程序或参数，在系统或生产现场出 现异常和故障的情况下，操作人员必须直接干预主机的工作， 以达到应急或处理各种事故的目的。上述情况需要有专门的人 机联系设备，这种设备就是操作控制台。 2. 软件部分 过程控制软件分为系统软件和应用软件两大类。
油气井工程测量理论与方法
计算机程序优化控制压井技术
3. 3 建立了计算机程序优化闭环控制压井系统
信号处理装置
（1） 人工调节节流阀 （2） 计算机优化控制节流阀 （3）计算机显示优化调节数值
计算机处理系统 优化控制装置
控制台内的电磁阀 控制节流阀开度
计算机自动控制电磁阀 手动旋钮控制电磁阀
节流管汇
油气井工程测量理论与方法
计算机控制系统
三、计算机在控制中的典型应用方式 工业用计算机控制系统，不同的控制对象和不同的要求，应有 不同的控制方案。简述几种典型应用。 1. 数据采集和数据处理系统 计算机在进行采集和处理时，主要是对大量的生产过程的参 数进行巡回检测，数据记录，数据计算，数据统计和整理，数 据越限报警以及大量数据进行累积和实时分析。这种应用方式， 计算机对生产过程不会产生直接影响。 在这种应用方式中，计算机虽不直接参与生产过程的控制，但 其作用还是很明显的。首先可以代替大量的常规显示和记录仪 表，对生产过程进行集中监视。同时由于计算机具有运算，逻 辑判断能力，可以对大量的输入数据进行必要的集中，加工和 处理，并且能以有利于指导生产过程控制的方式表示出来。另 外，可预先存入各种工艺参数的极限值，处理过程中可进行越 限报警，以确保生产过程的安全。
油田工程测量精度及有效测量方法
油田工程测量精度及有效测量方法
祁万荣
【期刊名称】《油气田地面工程》
【年(卷),期】2014(033)009
【摘要】油田工程测量是指对油田地面工程测量、长距离输油管道测量、油田内部道路测量、油田架空输电线路测量、厂房和站测量、地下探测工程测量等于一体的测量技术,工程测量是油田所有工程建设过程测绘工作的总称.GPS-RTK技术是GPS实时动态载波相位差分技术,主要是测量工作终端GPS接收系统接受卫星信号,对收集的数据进行差位分析计算,实时结算得出流动站所在位置高精度坐标.GPS-RTK测量技术操作过程简单,适合大批量设计点位的放样工作,尤其是中线折点桩.油田工程测量模式要根据科技的发展而改变,在采用航拍测控、全站仪中间法测量、GPS-RTK测量等技术方法的基础上,完善并制定合理的工程测量模式,这对提高油田工程测量精度及测量效率具有重大作用.
【总页数】2页(P84-85)
【作者】祁万荣
【作者单位】青海省第一地质矿产勘查院
【正文语种】中文
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2.3 集成模拟乘法器的应用 1、乘方器
模拟乘法电路的两个输入端接同一个输入信号，就可以组成平方运算
电路。电路如图4-5所示。
它的输出电压与输入电压的关系是 u0 KuI 2
uI uim sin t
如果平方运算电路的输入信号是正弦波
则输出电压将是
u0
K (Uim
sin t )2
K 2
Uim2 (1
一、基础部分
1 频谱变换的基本概念 1.1 信号的频谱
信号的频谱，是指组成信号的各个频率正弦分量按频率的分布 情况。
如果以频率为横坐标、以组成这个信号的各个频率正弦分量的 振幅为纵坐标作图，就可以得到该信号的频谱图，简称频谱。用频 谱表示信号，可以直观地了解信号的频率组成和特点。
因此，一个信号有三种表示方法： • 写出数学表达式 • 画出它的波形 • 画出它的频谱
第五章 信号调理
传感器的本身是以一定精确度把被测量转换为与之 有对应关系的便于应用某种物理量的装置。
如将非电量（振动、位移、加速度、光、湿度、温 度…….）转换成电量（如电阻、电容、电感等），当然刚 刚还学习了光强的调制。那么这些被转换的电信号通常要 进行某些调理和处理，以便提高信噪比。（拿出有用的，抛 开无用的），并把信号转换成更便于处理、显示和接收的形 式。最终转换为仪表示值或被记录。
2.2 模拟乘法器的基本工作原理
1、原理电路
变跨导型模拟乘法器原理电路如图所示，它是一个具有恒 流集源电的极差电动流放I0 大器，只是I0受输入电压控制uy，uy控制V3管的
＋Ec
＋
ux －
＋ uy
－
ic1 Rc Rc ic2
V1 ＋ uBE1 －
uz
V2
＋
－ uBE2 Io
V3
Re
变跨导型模拟乘法器原理电路
调制的种类：
1、调幅：使载波的幅值随调制信号改变； 2、调频：使载波的频率随调制信号改变： 3、调相：使载波的相位随调制信号改变。
（描述一个交变的信号可以用幅值、频率、和相 位这三个参数。）
载波信号 调制信号
调幅波信号
它保持着高频载波的频率特性，但包络线的形状则和调制信号波形相似， 调幅波的振幅大小，由调制信号的强度决定
三种表示方法在本质上是相同的，因此可由一种表达方法得到其 它两种表示方法。应该指出，对于某些复杂的信号或无规律的信号， 要写出它的数学表达式或画出它的波形是很困难的，这时用频谱来 表示这种信号既容易、又方便。
1.2 频率变换
调制：所谓调制是将所需传送的基带信号加载到载波信号上去， 以调幅波、调相波或调频波的形式辐射出去。
ux uo
(a)
模拟乘法器的符号
uo
uy (b)
根据两个输入电压的不同极性，乘法输出的极性有四种组合，用 下图所示的工作象限来说明。
若信号均限定为某一极性的电压时才能正常工作，该乘法器称为单 象限乘法器。
若其中一个能适应正、负两种极性电压，而另一个只能适应单极 性电压，则为二象限乘法器；若两个输入信号能适应四种极性组合，称为 四象限乘法器。
第一节 电桥
电桥电路是一种在传感检测中应用最广泛，也是 最传统的一种测量电路。它通过电桥的运算特性，可以将
桥路中的电阻、电感或电容等参量的变化变为桥路的输出电 压或电流的变化。如果我们能将被测的物理量转化为桥路中 电参数的变化，则通过对桥路输出电压的检测，就可以知道 被测物理量的变化情况。在此不再赘述。
uz
iF RF
uI1 R1
Rf
uI1
从上式知，电路的输出电压与两个输入电压之பைடு நூலகம்成正比， 于是实现了除法运算。
3 频谱搬移的实现原理 模拟乘法器实现频谱搬移的原理 (a) 原理电路
（b)频谱变换
模拟乘法器实现频谱搬移的原理
二、调幅及其解调 我们在测量中遇到的一些被测量，常常是一些缓
变的信号，这些缓变的信号当然可以采用直流放大，但 直流放大的误差较大，也不利于远距离传输，因此实际 上应用的更多的还是先调制后交流放大。
因此调制、解调和变频电路都属于频谱变换电路。 频率变换：指输出信号的频率与输入信号的频率不同，而且满足一 定的变换关系。 3、频谱变换电路： 频谱变换电路分为频谱搬移电路和频谱非线性变换电路两种。 （1）频谱搬移电路：将输入信号频谱沿频率轴进行不失真的搬移，频谱 内部结构保持不变，如调幅、检波、变频电路都是这类电路。 （2）频谱非线性变换：将输入信号频谱进行特定的非线性变换，如调频、 鉴频、调相、鉴相等电路。
cos2t)
这时只要在电路输出端接一个电容隔断直流输出，就可得到频率为输 入信号频率两倍（即2ω）的正弦波，即实现了正弦波倍频作用。
2、除法器 除法运算电路可以由模拟乘法器和运放组成，乘法器置
于运放的反馈支路中。
相除运算电路
u Z K M xy
由上图可以得到乘法器的输出端电位为：
而当uR0 1＝KRMuZFu时I 2 ，有K1M则uuII12
解调：所谓解调是将接收到的已调波的原调制信号取出来，例如 从调幅波的振幅变化中取出原调制信号。从调相波的瞬时相位变化中取 出原调制信号。从调频波的瞬时频率变化中取出原调制信号。
从频谱的角度来看： （1）调制：把低频的调制信号频谱变换为高频的已调波频谱 （2）解调：把高频的已调波频谱变换为低频的调制信号频谱 （3）变频：把高频的已调波频谱变换为中频的已调波频谱。
第二节 调制与解调
什么叫调制？调制就是使一个信号的某些参数在 另一个信号的控制下发生变化的过程。前一个信号称为
载波，一般是较高频率的交变信号。后一个信号（控制信 号）称为调制信号。最后的输出是调制波。已调制的信号 都便于放大和传输（这是调制信号的优点、特色，也是为
什么采用调制的原因），最终从已调制波中恢复出调制信 号的过程，称为解调。
1、调幅 1.1普通调幅波的表达式 设高频载波 uc (t) 的表达式为uc (t)=Ucm cosct Ucm cos 2 fct
调幅时，载波的频率和相位不变，而振幅将随着调制信 号 u (t) 线性地变化。由于调制信号为零时调幅波的振幅应 等于载波振幅 Ucm ，则调幅波 Ucm(t)的振幅可写作：
2 模拟乘法器 2.1 模拟乘法器 1、模拟乘法器是一种完成两个模拟信号（连续变化的电压 或电流）相乘作用的电子器件，通常具有两个输入端和一个 输数出，端称，为若模输拟入乘信法号器用的相、ux乘表增u y示益，，输其出单信位号为为V－1，，u则o 为kM比例系
u0 KM uxuy
ux
x
×z
uy
y