多頻率交流信號測量方法技術

本發明專利技術的多頻率交流信號測量方法具有：（a）將頻率已知電壓電流幅值未知的多種交流信號疊加在一組線路上傳輸；（b）交流電壓信號經電壓傳感器轉換成第一幅值的交流電流小信號，交流電流信號經電流傳感器轉換成第二幅值的交流電流小信號；（c）第一幅值的交流電流小信號經第一電流電壓變換電路轉換成第三幅值的交流電壓小信號，第二幅值的交流電流小信號經第二電流電壓變換電路轉換成第四幅值的交流電壓小信號；（d）第三以及第四幅值的交流電壓小信號輸入到濾波電路，濾去高次諧波；（e）濾波后的電壓信號輸入到A/D轉換器，A/D轉換器的輸出數據輸入到微處理器，微處理器采集多個周期的信號，用查表傅立葉變換的方法求取各個組成分量的有效值。

【技術實現步驟摘要】
多頻率交流信號測量方法
本專利技術涉及一種測井領域的多頻率交流信號測量方法，特別涉及多頻率交流信號的有效值測量方法。
技術介紹
測井，也叫地球物理測井或石油測井，簡稱測井，是利用巖層的電化學特性、導電特性、聲學特性、放射性等地球物理特性，測量地球物理參數的方法，屬于應用地球物理方法之一。石油鉆井時，在鉆到設計井深深度后都必須進行測井，又稱完井電測，以獲得各種石油地質以及工程技術資料，即油層深度、厚度等信息，作為完井和開發油田的原始資料。這種測井習慣上稱為裸眼測井。而在油井下完套管后所進行的第二次測井，習慣上稱為生產測井或開發測井，這是為了判斷測量套管固井質量，隨后需要進行射孔，即用專門的射孔槍將套管和水泥環部分射開，使井筒與地層聯通，達到油氣流入井筒的目的，然后，將油氣通過井筒送到地面。在不同的已知頻率的正弦交流電源共用同一組線路對井下儀器進行供電時，需要測量其各組成分量的電壓、電流的有效值。目前，石油測井儀器井下供電系統中常見的交流信號的有效值測量，主要采用組成分量信號分離，然后對各分量平均值測量的方法。但是，當被測量波形不是標準的正弦波時，會產生相對較大的誤差，因此，這種按照平均值測量所間接得出的有效值并不是真正的有效值。準確地測量供電線路的電壓、電流的有效值，有利于保證井下儀器的正常工作，不至于因過壓損壞儀器或者由于欠壓而導致儀器不能正常工作。在常用的普通交流電壓測量電路中，為了降低成本和簡化電路，都采用簡易平均值測量，常用的平均值電路是由二極管組成的半波（或全波）整流電路，這種電路具有電路簡單、成本低廉的優點。但是，這種電路是按照標準的正弦波的平均值與有效值的關系來定義的，因此這種電路只能測量那種單一頻率、標準無失真的正弦交流信號。對于這種多頻率交流電源混合在一起的信號，需要采用一種新的真有效值測量方法來測量各個頻率分量的有效值。
技術實現思路
本專利技術是為了解決上述課題而提出的，其目的在于提供一種能夠同時精確且實時地測量多頻率交流信號的各個分量的電壓、電流的有效值的多頻率交流信號的有效值測量方法。用于實現本申請專利技術的電路包括并聯連接在電路中的電壓傳感器、串聯連接在電路中的電流傳感器、分別與所述電壓傳感器以及電流傳感器連接的第一以及第二電流電壓變換電路、與所述第一以及第二電流電壓變換電路連接的有源濾波電路、與所述有源濾波電路連接的電壓跟隨電路、與所述電壓跟隨電路連接的多路并行采集的A/D轉換器以及對來自所述A/D轉換器的信號進行數據處理的微處理器。本專利技術提供一種多頻率交流信號測量方法，其特征在于，（a）將頻率已知而電壓電流幅值未知的多種交流信號疊加在一組線路上進行傳輸；（b）交流電壓信號經過電壓傳感器，轉換成第一幅值的交流電流小信號，并且，交流電流信號經過電流傳感器，轉換成第二幅值的交流電流小信號；（c）所述第一幅值的交流電流小信號經過第一電流電壓變換電路，轉換成第三幅值的交流電壓小信號，并且，所述第二幅值的交流電流小信號經過第二電流電壓變換電路，轉換成第四幅值的交流電壓小信號；（d）所述第三幅值的交流電壓小信號以及所述第四幅值的交流電壓小信號輸入到有源濾波電路，由所述有源濾波電路進行濾波，濾去高次諧波；（e）將濾波后的電壓信號并行輸入到多路并行采集的A/D轉換器，所述A/D轉換器的輸出數據輸入到微處理器，所述微處理器采集多個周期的信號，通過查表傅立葉變換的方法求取各個組成分量的有效值。此外，在本專利技術的多頻率交流信號測量方法中，所述多種交流信號中包含三路交流電壓信號和三路交流電流信號。此外，在本專利技術的多頻率交流信號測量方法中，所述有源濾波電路是由運算放大器組成的二階多路反饋濾波器電路。此外，在本專利技術的多頻率交流信號測量方法中，所述電壓、電流測量采用傳感器進行前端信號隔離與采集。此外，在本專利技術的多頻率交流信號測量方法中，所述第一電流電壓變換電路以及所述第二電流電壓變換電路均由取樣電阻構成。此外，在本專利技術的多頻率交流信號測量方法中，所述多路并行采集的A/D轉換器能夠進行同步采樣。此外，在本專利技術的多頻率交流信號測量方法中，所述微處理器具有數據實時處理能力。此外，在本專利技術的多頻率交流信號測量方法中，在步驟（e）中，將濾波后的電壓信號輸入到電壓跟隨電路，然后輸入到多路并行采集的A/D轉換器中。根據本申請專利技術的多頻率交流信號測量方法，交流電壓或電流經傳感器將不便于測量的交流大電壓或大電流信號轉換成易于測量的交流電流小信號，起信號隔離與縮小作用。交流電流小信號經電流電壓變換電路轉換成交流電壓小信號，然后，再經過有源濾波電路，將信號送到多路并行采集的A/D轉換器，A/D轉換器的輸出數據送到微處理器，微處理器采集多個周期的信號，采用查表傅立葉變換的方法求取各個組成分量的有效值，由此，由于采用多周期高速并行采集，配合查表傅立葉變換的真有效值求取方法，所以，能夠同時精確且實時地測量多頻率交流信號各個分量的電壓、電流的有效值。此外，本專利技術具有電路結構以及程序編寫簡單、成本適宜、電性能指標容易保障等優點。使用這種方法，對由已知頻率組成的多頻率交流信號的各分量有效值進行測量的測量精度高、速度快，可以推廣到其它領域。附圖說明圖1是本專利技術的電壓電流預處理框圖。圖2是本專利技術的電壓電流數據采集框圖。具體實施方式以下，參照附圖對本專利技術進行說明。圖1是本專利技術的電壓電流預處理框圖。在圖1中，Vm1、Vm2是頻率為60Hz的交流電壓信號，其來自同一個變壓器的兩個對稱的不同繞組，其電壓幅值在0～700伏之間，Im1、Im2是與Vm1、Vm2對應的電流信號，其幅值在0～12安之間，Va是頻率為50Hz的交流電壓信號，其電壓幅值也在0～700伏之間，Ia是與Va對應的電流信號，其幅值也在0～12安之間。兩種不同的頻率的六路信號混合在一起共用一組線路進行傳輸。三路0～700V的交流電壓信號分別經過三個電壓傳感器，轉換成三路0～25mA的電流信號，三路0～25mA的電流信號再分別經過取樣電阻，轉換成三路0～5V的電壓。此外，三路0～12安的電流信號分別經過電流傳感器，轉換成0～24mA的電流信號，三路0～24mA的電流信號再分別經過取樣電阻，轉換成三路0～24V的電壓信號。經過上述電流電壓轉換后的三路0～5V以及三路0～24V這六路電壓信號再經過由運算放大器組成的二階多路反饋濾波器電路，濾去高次諧波，變成V_Vm1、V_Im1、V_Vm2、V_Im2、V_Va、V_Ia信號，然后，送到數據采集處理電路板進行采集。圖2是本專利技術的電壓電流數據采集框圖。在圖2中，將上述六路經過降壓、降流以及濾波預處理后的電壓信號輸入到數據采集電路板的輸入端子，經過由運算放大器組成的電壓跟隨電路，然后，輸入到能夠進行同步采樣的并行A/D轉換器，A/D轉換器通過并行數據總線輸送到具有數據實時處理能力的微處理器進行采集。微處理器使用定時器進行1mS的定時采樣，每輪采樣100個點，對于本電路的50Hz和60Hz的混合信號來說，50Hz的信號正好是5個整周期的采樣，60Hz的信號正好是6個整周期的采樣，通過查表傅立葉變換求得多種頻率混合的交流信號的各個頻率分量的有效值，這個有效值是經過電壓電流傳感器變換后、電流電壓轉換后的信號的有效值，還要經過一定的公式轉換，最后得到原始信本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種多頻率交流信號測量方法，其特征在于，（a）將頻率已知而電壓電流幅值未知的多種交流信號疊加在一組線路上進行傳輸；（b）交流電壓信號經過電壓傳感器，轉換成第一幅值的交流電流小信號，并且，交流電流信號經過電流傳感器，轉換成第二幅值的交流電流小信號；（c）所述第一幅值的交流電流小信號經過第一電流電壓變換電路，轉換成第三幅值的交流電壓小信號，并且，所述第二幅值的交流電流小信號經過第二電流電壓變換電路，轉換成第四幅值的交流電壓小信號；（d）所述第三幅值的交流電壓小信號以及所述第四幅值的交流電壓小信號輸入到有源濾波電路，由所述有源濾波電路進行濾波，濾去高次諧波；（e）將濾波后的電壓信號并行輸入到多路并行采集的A/D轉換器，所述A/D轉換器的輸出數據輸入到微處理器，所述微處理器采集多個周期的信號，通過查表傅立葉變換的方法求取各個組成分量的有效值。

【技術特征摘要】
1.一種多頻率交流信號測量方法，其特征在于，（a）將頻率已知而電壓電流幅值未知的多種交流信號疊加在一組線路上進行傳輸；（b）交流電壓信號經過電壓傳感器，轉換成第一幅值的交流電流小信號，并且，交流電流信號經過電流傳感器，轉換成第二幅值的交流電流小信號；（c）所述第一幅值的交流電流小信號經過第一電流電壓變換電路，轉換成第三幅值的交流電壓小信號，并且，所述第二幅值的交流電流小信號經過第二電流電壓變換電路，轉換成第四幅值的交流電壓小信號；（d）所述第三幅值的交流電壓小信號以及所述第四幅值的交流電壓小信號輸入到有源濾波電路，由所述有源濾波電路進行濾波，濾去高次諧波；（e）將濾波后的電壓信號并行輸入到多路并行采集的A/D轉換器，所述A/D轉換器的輸出數據輸入到微處理器，所述微處理器采集多個周期的信號，通過查表傅立葉變換的方法求取各個組成分量的有效值。2.如權利要求1所述的多頻率交流信號測量方法，其...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳仕學，陳文軒，汪新國，趙帥，裴彬彬，
申請(專利權)人：中國石油集團長城鉆探工程有限公司，
類型：發明
國別省市：