CN107120108A - 一种随钻成像扇区检测电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种随钻成像扇区检测电路，其包括磁场感应与信号放大电路模块，用于测量地球磁场分量，并将表征地球磁场分量的模拟信号放大输出；模数转换与基准缓冲电路模块，用于将所述磁场感应与信号放大电路模块输出的模拟信号转换为数字信号；控制电路模块，用于根据所述模数转换与基准缓冲电路模块输出的数字信号计算成像扇区数据；接口电路模块，用于将所述控制电路模块输出的成像扇区数据传递给其他的应用***。本发明具有性能稳定，可靠性高，拓展性强的特点。
Description
技术领域
本发明涉及地质勘探技术领域，尤其涉及一种在地质勘探中用于检测随钻电阻率、伽马等成像测量仪器的成像扇区的随钻成像扇区检测电路。
背景技术
随着大斜度井、水平井等钻井技术的广泛应用，随钻测量与测井技术和随钻地质导向技术也取得长足的发展。常规的随钻电阻率、伽马、中子密度等测量和测井仪器能够提供一条或者多条测量曲线，是随钻测量与测井和随钻地质导向的重要工具。目前国内外各大公司均有比较成熟的商业化随钻电阻率、伽马、中子密度等测量和测井仪器大量地应用于钻井现场服务。但是常规的随钻电阻率、伽马、中子密度等测量和测井仪器都是用于获取环井周的地层的总体效果，无法反应和体现地层电阻率、伽马、中子密度等参数在不同方位或者扇区内的变化。这就导致通过这些常规随钻仪器的测量信息难以准确的获知大斜度井或者水平井的井周的各向异性值，进而无法确定地层边界的方位和距离，这将极大地限制随钻地质导向的应用效果。
因此，在常规随钻电阻率、伽马、中子密度等仪器的基础上，随钻成像测量仪器成为进一步提高随钻测量和随钻地质导向性能的重要工具。这些随钻成像仪器都必须配制有随钻成像扇区检测电路，以便为成像检测提供高高精度的成像扇区检测数据。这些成像扇区检测数据结合对应扇区的电阻率、伽马、中子密度等检测结果，就可以形成最终的随钻电阻率、伽马、中子密度成像测量结果。
现有技术中已经有随钻扇区检测方面的研究。例如，发明1：《一种方位伽马测量方法及设备》(201210167670.3)中涉及16扇区检测，主要针对伽马的检测，但是未提及扇区据检测。另外一项发明2：《随钻方位电磁波电阻率测量装置及其测量方法》(201310723607.8)中涉及24扇区检测，主要针对电阻率的检测，但是未提及扇区据检测。而且上述发明都没有具体给出扇区检测电路的设计。另外，文献1：《随钻方位密度测井方法基础研究》(中国石油大学硕士论文，2011年)，也只是在理论上对随钻方位密度的检测进行了研究和计算，并未具体给出扇区检测电路的设计。文献2：《随钻遥测成像测井数据处理技术研究石油天然气学报》(2014，36(11)：111-116)也只是对成像的数据处理进行研究，也未具体给出扇区检测电路的设计。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种具体的扇区检测电路，以便为随钻成像测量提供硬件支持。
本发明提供的随钻成像扇区检测电路，包括：
磁场感应与信号放大电路模块，用于测量地球磁场分量，并将表征地球磁场分量的模拟信号放大输出；
模数转换与基准缓冲电路模块，用于将所述磁场感应与信号放大电路模块输出的模拟信号转换为数字信号；
控制电路模块，用于控制各模块协调工作，并根据所述模数转换与基准缓冲电路模块输出的数字信号计算成像扇区数据；
接口电路模块，用于将所述控制电路模块输出的成像扇区数据传递给其他的应用***。
根据本发明的实施例，上述随钻成像扇区检测电路还可以包括：
偏置与复位电路模块，用于根据所述控制电路模块输出的控制指令对所述磁场感应与信号放大电路模块执行高压偏置和复位置位的操作。
根据本发明的实施例，上述磁场感应与信号放大电路模块包括两个磁通传感器，分别用于测量两个夹角呈90度的地球磁场分量Hx和Hy，所述控制电路模块根据下式计算用于划分成像扇区的角度θ：
θ＝arctg(Hx/Hy)。
根据本发明的实施例，上述磁场感应与信号放大电路模块还可以包括：两个仪用放大器，用于放大所述两个磁通传感器输出的表征地球磁场分量的模拟信号；与所述两个仪用放大器连接的若干电阻，用于控制所述两个仪用放大器的放大倍数。
根据本发明的实施例，上述模数转换与基准缓冲电路模块包括：两个单运算放大器，用于放大所述磁场感应与信号放大电路模块输出的模拟信号；与所述两个单运算放大器连接的若干电阻，用于控制所述两个单运算放大器的放大倍数；模数转换器，用于将所述两个单运算放大器放大的模拟信号转换为数字信号。
根据本发明的实施例，上述控制电路模块包括：微控制器，用作所述控制电路模块的中央处理器，输出控制指令以及根据所述模数转换与基准缓冲电路模块输出的数字信号计算成像扇区数据；与所述微控制器连接的插件，用作所述微控制器的在线串行编程接口。
根据本发明的实施例，上述接口电路模块包括：电平转换芯片，用来将所述控制电路模块输出的数值信号转换为能够提供给外部应用***的传输信号；与所述电平转换芯片连接的插件，用于与外部应用***建立数据传输。
根据本发明的实施例，上述接口电路模块可以构造成485串行接口。
根据本发明的实施例，上述偏置与复位电路模块包括：电压转换器，用于进行电压转换，以提供实现偏置复位所需的电压；与所述电压转换器电连接的驱动器，用于根据所述控制电路模块发出的控制信号控制所述电压转换器进行电压转换。
根据本发明的实施例，上述磁场感应与信号放大电路模块、模数转换与基准缓冲电路模块、控制电路模块、接口电路模块、偏置与复位电路模块中还分别设置有用于对电源滤波的电容，和/或用于对信号滤波的电容。
与现有技术相比，本发明的一个或多个实施例可以具有如下优点：
1、本发明提供的随钻成像扇区检测电路中优选使用单片集成的X方向磁通门传感器和Y个方向磁通门传感器，保证了这两个传感器的相对一致，最大程度的降低了震动对测量结果的影响。
2、本发明提供的随钻成像扇区检测电路中设置的偏置与复位电路模块可以及时地修正由于温度剧烈变化而引起的传感器输出漂移。
因此本发明提供的随钻成像扇区检测电路具有性能稳定，可靠性高的特点，特别是能够克服在使用加速度传感器测量扇区时因为震动等原因容易受到干扰的技术问题。
此外，本发明提供的随钻成像扇区检测电路具有很强的拓展性，随钻成像扇区检测电路的输出结果可以通过例如485总线直接输出给其他的外部应用***，例如构成高精度的电阻率、伽马和中子密度等成像测量***，进一步地提高随钻测量和随钻地质导向性能。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的随钻成像扇区检测电路的结构示意图；
图2是本发明示例性的随钻成像扇区检测电路的磁场感应与信号放大电路模块的结构示意图；
图3是本发明示例性的随钻成像扇区检测电路的模数转换与基准缓冲电路模块的结构示意图；
图4是本发明示例性的随钻成像扇区检测电路的接口电路模块的结构示意图；
图5是本发明示例性的随钻成像扇区检测电路的控制电路模块的结构示意图；
图6是本发明示例性的随钻成像扇区检测电路的偏置与复位电路模块的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供的“随钻成像扇区检测电路”为实现高精度的随钻成像扇区的检测，需要对随钻仪器每旋转一周(即360度)等分后的8扇区、16扇区、32扇区、64扇区或128扇区等进行检测。如图1所示，为了实现高精度的随钻成像扇区的检测，本发明提供的“随钻成像扇区检测电路”主要包括：
磁场感应与信号放大电路模块10、模数转换与基准缓冲电路模块20、控制电路模块30、接口电路模块40、偏置与复位电路模块50。
其中，磁场感应与信号放大电路模块10中的磁通门传感器集成至少X轴方向和Y轴方向的两个磁通传感器，用于将地球磁场分量信号转化为较弱的模拟电信号，通常为电压信号(原理参见算式(1))，模拟电压信号在经过放大、模数转换后输入到第一微控制器，第一微控制器由此计算出成像扇区数据。
地球磁场分量信号转化为模拟电压信号的原理是：
两个磁通传感器的测量方向的夹角为90度，测量的地球磁场分量分别为Hx和Hy，用于进行成像扇区划分计算的角度θ可以通过以下算式获得：
θ＝arctg(Hx/Hy) (1)
具体地，磁场感应与信号放大电路模块10中的磁通门传感器根据检测到的Hx和Hy输出为一个较弱的模拟电压信号，该模拟电压信号经过信号放大电路放大后，会输入到与之电连接的模数转换与基准缓冲电路模块20。模数转换与基准缓冲电路模块20将接收的模拟电压信号转换相应的数字信号，再将数字信号输出给与之电连接的控制电路模块30。控制电路模块30对接收的数字信号进行存储和运算，最终得到成像扇区数据。控制电路模块30再将这些成像扇区数据输出给与之电连接的接口电路模块40，接口电路模块40能够将这些成像扇区数据输出给其他的外部应用***(图中未示出)。此外，偏置与复位电路模块50电连接于控制电路模块30的输出端与磁场感应与信号放大电路模块10的输入端之间，用于根据控制电路模块30输出的控制指令对磁场感应与信号放大电路模块10执行高压偏置和复位置位的操作。
下面通过一具体实施例进一步地说明本发明提供的“随钻成像扇区检测电路”的电路结构以及工作原理。
如图2所示的一个实施例中，磁场感应与信号放大电路模块10主要用来获取磁通信号并将其放大后输出，该电路主要包括：第一电阻R5、第二电阻R6、第一滤波电容C11、第二滤波电容C12、第三滤波电容C13、第四滤波电容C14、第一磁通门传感器U3、第一仪用放大器U4，第二仪用放大器U5。其中，第一电阻R5、第二电阻R6用于控制仪用放大器的放大倍数，第一滤波电容C11、第二滤波电容C12、第三滤波电容C13、第四滤波电容C14用于对电源滤波，第一磁通门传感器U3用来感应磁通信号，第一仪用放大器U4，第二仪用放大器U5用于放大第一磁通门传感器U3输出的模拟电压信号。
具体地，第一电阻R5一端接第一仪用放大器U4的第2脚，第一电阻R5另一端接第一仪用放大器U4的第3脚；第二电阻R6一端接第二仪用放大器U5的第2脚，第二电阻R6另一端接第一仪用放大器U5的第3脚；第一滤波电容C11的一端、第二滤波电容C12的一端、第三滤波电容C13的一端、第四滤波电容C14的一端与5V电源连接，第一滤波电容C11的另一端、第二滤波电容C12的另一端、第三滤波电容C13的另一端、第四滤波电容C14的另一端接地；第一仪用放大器U4的第1脚与第一磁通门传感器U3的第5脚连接，第一仪用放大器U4的第4脚与第一磁通门传感器U3的第2脚连接，第一仪用放大器U4的第5脚接地，第一仪用放大器U4的第6脚与与模数转换与基准缓冲电路模块20中的第一单运算放大器U8的第6脚的负载电阻连接，第一仪用放大器U4的第7脚与模数转换与基准缓冲电路模块20中的第一模数转换器U6的第1脚连接，第一仪用放大器U4的第8脚与5V电源连接；第二仪用放大器U5的第1脚与第一磁通门传感器U3的第9脚连接，第二仪用放大器U5的第4脚与第一磁通门传感器U3的第12脚连接，第二仪用放大器U5的第5脚接地，第二仪用放大器U5的第6脚与模数转换与基准缓冲电路模块20中的第二单运算放大器U7的第6脚的负载电阻连接，第二仪用放大器U5的第7脚与模数转换与基准缓冲电路模块20中的第一模数转换器U6的第8脚连接，第二仪用放大器U5的第8脚与5V电源连接；第一磁通门传感器U3的第1脚接地，第一磁通门传感器U3的第4脚与5V电源连接，第一磁通门传感器U3的第6脚接地，第一磁通门传感器U3的第7脚接地，第一磁通门传感器U3的第8脚接地，第一磁通门传感器U3的第11脚与5V电源连接，第一磁通门传感器U3的第13脚接地，第一磁通门传感器U3的第18脚接地，第一磁通门传感器U3的第16脚与偏置与复位电路模块50的第一驱动器U9的第5脚、第6脚、第7脚、第8脚连接。
具体实施时，第一电阻R5可以采用例如200Ω电阻，第二电阻R6可以采用例如200Ω电阻，第一滤波电容C11可以采用例如10pF瓷片电容，第二滤波电容C12可以采用例如10pF瓷片电容，第三滤波电容C13可以采用例如10pF瓷片电容，第四滤波电容C14可以采用例如10pF瓷片电容，第一仪用放大器U4可以采用例如AD8422仪用放大器，第二仪用放大器U5可以采用例如AD8422仪用放大器，第一磁通门传感器U3可以采用例如HMC1002磁通门传感器。
如图3所示的一个实施例中，模数转换与基准缓冲电路模块20主要用来实现模型信号到数值信号的转换，该电路主要包括：第一电阻R7、第二电阻R8、第三电阻R9、第四电阻R10、第一电容C15、第二电容C16、第三电容C17、第四电容C18、第五电容C19、第六电容C20、第七电容C21、第八电容C22、第一单运算放大器U8、第二单运算放大器U7、第一模数转换器U6。其中，第一电阻R7和第二电阻R8的作用是控制第一单运算放大器U8的放大倍数，第三电阻R9和第四电阻R10作用是控制第二单运算放大器U7的放大倍数，第一电容C15、第二电容C16、第三电容C17、第四电容C18的作用是对信号滤波，第五电容C19、第六电容C20、第七电容C21、第八电容C22的作用是对电源滤波，第一单运算放大器U8、第二单运算放大器U7的作用是放大输入信号，第一模数转换器U6的作用是将放大的模拟信号转换为数字信号。
具体地，第一电阻R7一端与第二电阻R8一端连接、第一电阻R7另一端接地；第二电阻R8一端与第一仪用放大器U4的第6脚连接、第二电阻R8另一端与第一单运算放大器U8第6脚连接；第三电阻R9一端与第四电阻R10一端连接、第三电阻R9另一端接地；第四电阻R10一端与第二仪用放大器U5的第6脚连接、第四电阻R10另一端与第二单运算放大器U7第6脚连接；第一电容C15一端与第二电阻R8一端连接、第一电容C15另一端接地；第二电容C16一端与第一单运算放大器U8的第3脚连接、第二电容C16另一端接地；第三电容C17一端与第四电阻R10一端连接、第三电容C17另一端接地；第四电容C18一端与第二单运算放大器U7的第3脚连接、第四电容C18另一端接地；第五电容C19、第六电容C20、第七电容C21、第八电容C22一端与5V电源连接，第五电容C19、第六电容C20、第七电容C21、第八电容C22另一端接地；第一单运算放大器U8的第2脚与第6脚连接、第一单运算放大器U8的第3脚与第一模数转换器U6的第3脚连接、第一单运算放大器U8的第4脚接地、第一单运算放大器U8的第7脚接5V电源；第二单运算放大器U7的第2脚与第6脚连接、第二单运算放大器U7的第3脚与第一模数转换器U6的第6脚连接、第二单运算放大器U7的第4脚接地、第二单运算放大器U7的第7脚接5V电源；第一模数转换器U6的第1脚与第一仪用放大器的第7脚连接，第一模数转换器U6的第2脚、第4脚、第5脚、第7脚、第11脚、第12脚接地，第一模数转换器U6的第8脚与第二仪用放大器U5的第7脚连接，第一模数转换器U6的第9脚、第16脚与5V电源连接，第一模数转换器U6的第13脚与控制电路模块30中的第一微控制器U1的第3脚连接，第一模数转换器U6的第14脚与控制电路模块30中的第一微控制器U1的第2脚连接，第一模数转换器U6的第15脚与控制电路模块30中的第一微控制器U1的第1脚连接。
具体实施时，第一电阻R7可以采用例如10K电阻，第二电阻R8可以采用例如10K电阻，第三电阻R9可以采用例如10K电阻，第四电阻R10可以采用例如10K电阻，第一电容C15可以采用例如1nF电容，第二电容C16可以采用例如1nF电容，第三电容C17可以采用例如1nF电容，第四电容C18可以采用例如1nF电容，第五电容C19可以采用例如0.1μF电容，第六电容C20可以采用例如0.1μF电容，第七电容C21可以采用例如0.1μF电容，第八电容C22可以采用例如0.1μF电容，第一单运算放大器U8可以采用例如OPA211单运算放大器，第二单运算放大器U7U8可以采用例如OPA211单运算放大器，第一模数转换器U6可以采用例如AD7357模数转换器。
如图4所示的一个实施例中，控制电路模块30主要用来控制电路工作以及计算成像扇区数据，该电路主要包括：第一限流电阻R1、第二限流电阻R2、第三限流电阻R3、第四限流电阻R4、第一电源滤波电容C1、第二电源滤波电容C2、第三电源滤波电容C3、第四电源滤波电容C4、第五电源滤波电容C5、第六电源滤波电容C6、第七电源滤波电容C7、第八电源滤波电容C8、第九电源滤波电容C9、第一晶振Y1、第一指示灯LED1、第二指示灯LED2、第一插件ICSP、第一微控制器U1。其中，第一限流电阻R1、第二限流电阻R2、第三限流电阻R3、第四限流电阻R4用来限制电源电流，第一电源滤波电容C1、第二电源滤波电容C2、第三电源滤波电容C3、第四电源滤波电容C4、第五电源滤波电容C5、第六电源滤波电容C6、第七电源滤波电容C7、第八电源滤波电容C8、第九电源滤波电容C9用来对第一微控制器U1的电源滤波，第一晶振Y1用来为第一微控制器U1提供时钟信号，第一指示灯LED1、第二指示灯LED2用来显示第一微控制器U1的工作情况，第一插件ICSP用来作为第一微控制器U1的在线串行编程接口，第一微控制器U1作为控制电路模块30的中央处理器。
具体地，第一限流电阻R1一端与第一微控制器U1的第7脚连接，第一限流电阻R1另一端以及第二限流电阻R2一端与第一电源滤波电容C1一端连接，第一电源滤波电容C1另一端接地，第二限流电阻R2另一端接5V电源；第三限流电阻R3一端与第一微控制器U1的第21脚连接，第三限流电阻R3另一端与指示灯LED2一端连接，指示灯LED2另一端接地；第四限流电阻R4一端与第一微控制器U1的第22脚连接，第四限流电阻R4另一端与指示灯LED1一端连接，指示灯LED1另一端接地；第二电源滤波电容C2一端与第一微控制器U1的第56脚连接，第二电源滤波电容C2另一端接地；第三电源滤波电容C3一端与第一微控制器U1的第39脚连接，第三电源滤波电容C3另一端接地；第四电源滤波电容C4一端与第一微控制器U1的第40脚连接，第四电源滤波电容C4另一端接地；第五电源滤波电容C5、第六电源滤波电容C6、第七电源滤波电容C7、第八电源滤波电容C8、第九电源滤波电容C9一端与5V电源连接，第五电源滤波电容C5、第六电源滤波电容C6、第七电源滤波电容C7、第八电源滤波电容C8、第九电源滤波电容C9另一端接地；第一晶振Y1一端与第一微控制器U1的第39脚连接，第一晶振Y1另一端与第一微控制器U1的第40脚连接；第一插件ICSP的第1脚与第一微控制器U1的第7脚连接，第一插件ICSP的第2脚与5V电源连接，第一插件ICSP的第3脚接地，第一插件ICSP的第4脚与第一微控制器U1的第15脚连接，第一插件ICSP的第5脚与第一微控制器U1的第16脚连接；第一微控制器U1的第9脚接地，第一微控制器U1的第10脚与5V电源连接，第一微控制器U1的第20脚接地，第一微控制器U1的第19脚与5V电源连接，第一微控制器U1的第25脚接地，第一微控制器U1的第26脚与5V电源连接，第一微控制器U1的第38脚与5V电源连接，第一微控制器U1的第41脚接地，第一微控制器U1的第57脚与5V电源连接。
具体实施时，第一限流电阻R1可以采用例如620Ω电阻，第二限流电阻R2可以采用例如4.7KΩ电阻，第三限流电阻R3可以采用例如10KΩ电阻，第四限流电阻R4可以采用例如10KΩ电阻，第一电源滤波电容C1可以采用例如0.1μF瓷片电容，第二电源滤波电容C2可以采用例如10μF瓷片电容，第三电源滤波电容C3可以采用例如10pF瓷片电容，第四电源滤波电容C4可以采用例如10pF瓷片电容，第五电源滤波电容C5可以采用例如0.1μF瓷片电容，第六电源滤波电容C6可以采用例如0.1μF瓷片电容，第七电源滤波电容C7可以采用例如0.1μF瓷片电容，第八电源滤波电容C8可以采用例如0.1μF瓷片电容，第九电源滤波电容C9可以采用例如0.1μF瓷片电容，第一晶振Y1可以采用例如8MHz晶振，第一指示灯LED1、第二指示灯LED2优选采用LED灯，第一插件ICSP可以采用例如单排6针的插件，第一微控制器U1可以采用例如dsPIC33EP512GM706处理器。
如图5所示的实施例中，接口电路模块40主要用来将微控制电路30计算出的成像扇区数据输出给外部应用***(图中未示出)，例如输出结果可以与对应扇区的电阻率、伽马、中子密度检测结果相结合，完成最终的随钻电阻率、伽马、中子密度成像测量。该电路主要包括：第一滤波电容C0、第二滤波电容C10、第一电平转换芯片U2、第一插件P1。其中，第一滤波电容C0用来对第一插件P1的电源滤波，第二滤波电容C10用来对第一电平转换芯片U2的电源滤波，第一电平转换芯片U2用来将UART信号转换为RS485信号，第一插件P1用来提供向外部应用***传输信号(例如RS485信号)的接口。
具体地，第一滤波电容C0一端以及第一插件P1的第1脚连接5V电源，第一滤波电容C0另一端接地；第二滤波电容C10一端以及第一电平转换芯片U2的第8脚连接5V电源，第二滤波电容C10另一端接地；第一电平转换芯片U2的第1脚与第一微控制器U1的第34脚连接，第一电平转换芯片U2的第2脚、第3脚与第一微控制器35脚连接，第一电平转换芯片U2的第4脚与第一微控制器33脚连接，第一电平转换芯片U2的第5脚接地，第一电平转换芯片U2的第6脚与第一插件P1的第4脚连接，第一电平转换芯片U2的第7脚与第一插件P1的第3脚连接，第一插件P1的第2脚接地。
具体实施时，接口电路模块40优选构造成485串行接口电路模块。其中，第一滤波电容C0可以采用例如0.1μF瓷片电容，第二滤波电容C10可以采用例如0.1μF瓷片电容，第一电平转换芯片U2可以采用例如MAX3485电平转换芯片，将UART信号转换成RS485信号，第一插件P1可以采用例如单排4针插件。
如图6所示的实施例中，偏置与复位电路模块50主要用来根据控制电路模块30输出的控制指令对磁场感应与信号放大电路模块10进行高压偏置和复位置位。该电路主要包括：第一电阻R11、第二电阻R12、第一电容C23、第二电容C24、第三滤波电容C25、第四滤波电容C26、第五滤波电容C27、第六滤波电容C28、第七滤波电容C29、第八滤波电容C30、第九滤波电容C31、第一5V转12V电压转换器U10，第一驱动器U9。其中，第一电阻R11、第二电阻R12的作用是控制放大倍数，第一电容C23、第二电容C24、第三滤波电容C25、第四滤波电容C26的作用是电源滤波，第五滤波电容C27的作用是滤波，第六滤波电容C28、第七滤波电容C29作用是信号滤波，第八滤波电容C30、第九滤波电容C31的作用是电源滤波，第一5V转12V电压转换器U10的作用是进行电压转换，例如将5V电压转换为10V电压，以提供实现偏置复位所需的电压，第一驱动器U9的作用是根据第一微控制器U1发出的控制信号控制第一5V转12V电压转换器U10进行电压转换。
具体地，第一电阻R11一端与第一驱动器U9的第3脚连接，第一电阻R11另一端第五滤波电容C27一端连接；第二电阻R12一端与第一驱动器U9的第4脚连接，第二电阻R12另一端与第六滤波电容C28一端连接；第一电容C23一端与第一5V转12V电压转换器U10的第1脚连接，第一电容C23另一端与第一5V转12V电压转换器U10的第2脚连接；第二电容C24一端与第一5V转12V电压转换器U10的第3脚连接，第二电容C24另一端与第一5V转12V电压转换器U10的第4脚连接；第三滤波电容C25一端与第一5V转12V电压转换器U10的第5脚连接，第三滤波电容C25另一端与第一5V转12V电压转换器U10的第6脚连接；第四滤波电容C26一端与第一5V转12V电压转换器U10的第5脚连接，第四滤波电容C26另一端接地；第五滤波电容C27一端与第一5V转12V电压转换器U10的第6脚连接，第五滤波电容C27另一端接地；第六滤波电容C28一端与第一5V转12V电压转换器U10的第6脚连接，第六滤波电容C28另一端与第一微控制器U1的第49脚连接；第七滤波电容C29一端与第一驱动器U9的第3脚连接，第七滤波电容C29另一端接地；第八滤波电容C30一端与5V电源连接、第八滤波电容C30另一端接地；第九滤波电容C31一端与5V电源连接、第九滤波电容C31另一端接地；第一5V转12V电压转换器U10的第7脚、第8脚接地；第一驱动器U9的第1脚接地、第一驱动器U9的第5脚、第6脚、第7脚、第8脚与第一磁通门传感器U3的第16脚连接。
具体实施时，偏置与复位电路模块50可以提供一个5V转12V的高压偏置。其中，第一电阻R11可以采用例如10K电阻、第二电阻R12可以采用例如10K电阻，第一电容C23可以采用例如1nF电容，第二电容C24可以采用例如1nF电容，第三滤波电容C25可以采用例如1nF电容，第四滤波电容C26可以采用例如1nF电容，第五滤波电容C27可以采用例如1nF电容，第六滤波电容C28可以采用例如1nF电容，第七滤波电容C29可以采用例如1nF电容，第八滤波电容C30可以采用例如1nF电容，第九滤波电容C31可以采用例如1nF电容，第一5V转12V电压转换器U10可以采用例如MAX662A电压转换芯片，第一驱动器U9可以采用例如IRF7105驱动放大芯片。
以上所述，仅为本发明的具体实施案例，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术的技术人员在本发明所述的技术规范内，对本发明的修改或替换，都应在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种随钻成像扇区检测电路，其特征在于，包括：
磁场感应与信号放大电路模块，用于测量地球磁场分量，并将表征地球磁场分量的模拟信号放大输出；
模数转换与基准缓冲电路模块，用于将所述磁场感应与信号放大电路模块输出的模拟信号转换为数字信号；
控制电路模块，用于控制各模块协调工作，并根据所述模数转换与基准缓冲电路模块输出的数字信号计算成像扇区数据；
接口电路模块，用于将所述控制电路模块输出的成像扇区数据传递给其他的应用***。
2.根据权利要求1所述的随钻成像扇区检测电路，其特征在于，还包括：
偏置与复位电路模块，用于根据所述控制电路模块输出的控制指令对所述磁场感应与信号放大电路模块执行高压偏置和复位置位的操作。
3.根据权利要求1或2所述的随钻成像扇区检测电路，其特征在于：
所述磁场感应与信号放大电路模块包括两个磁通传感器，分别用于测量两个夹角呈90度的地球磁场分量Hx和Hy，所述控制电路模块根据下式计算用于划分成像扇区的角度θ：
θ＝arctg(Hx/Hy)。
4.根据权利要求3所述的随钻成像扇区检测电路，其特征在于，所述磁场感应与信号放大电路模块还包括：
两个仪用放大器，用于放大所述两个磁通传感器输出的表征地球磁场分量的模拟信号；
与所述两个仪用放大器连接的若干电阻，用于控制所述两个仪用放大器的放大倍数。
5.根据权利要求1或2所述的随钻成像扇区检测电路，其特征在于，所述模数转换与基准缓冲电路模块包括：
两个单运算放大器，用于放大所述磁场感应与信号放大电路模块输出的模拟信号；
与所述两个单运算放大器连接的若干电阻，用于控制所述两个单运算放大器的放大倍数；
模数转换器，用于将所述两个单运算放大器放大的模拟信号转换为数字信号。
6.根据权利要求1或2所述的随钻成像扇区检测电路，其特征在于，所述控制电路模块包括：
微控制器，用作所述控制电路模块的中央处理器，输出控制指令以及根据所述模数转换与基准缓冲电路模块输出的数字信号计算成像扇区数据；
与所述微控制器连接的插件，用作所述微控制器的在线串行编程接口。
7.根据权利要求1或2所述的随钻成像扇区检测电路，其特征在于，所述接口电路模块包括：
电平转换芯片，用来将所述控制电路模块输出的数值信号转换为能够提供给外部应用***的传输信号；
与所述电平转换芯片连接的插件，用于与外部应用***建立数据传输。
8.根据权利要求7所述的随钻成像扇区检测电路，其特征在于，所述接口电路模块构造成485串行接口。
9.根据权利要求1或2所述的随钻成像扇区检测电路，其特征在于，所述偏置与复位电路模块包括：
电压转换器，用于进行电压转换，以提供实现偏置复位所需的电压；
与所述电压转换器电连接的驱动器，用于根据所述控制电路模块发出的控制信号控制所述电压转换器进行电压转换。
10.根据权利要求2所述的随钻成像扇区检测电路，其特征在于：
所述磁场感应与信号放大电路模块、模数转换与基准缓冲电路模块、控制电路模块、接口电路模块、偏置与复位电路模块中分别设置有用于对电源滤波的电容，和/或用于对信号滤波的电容。
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