一种井下仪器多功能通讯控制系统技术领域
本发明涉及一种用于实现地面控制系统与井下仪器之间通讯的设计，具体涉及一
种井下仪器多功能通讯控制系统。
背景技术
近年来随着我们对石油的需求量和石油勘探开发难度的增加，为了增加勘探开发
成功率及降低开发成本。目前对于深层油气层的开发，大多都采用水平钻井技术，由于水平
井与常规井的差异，传统的靠重力由电缆悬垂送进的测井仪器及修井仪器技术，不能实现
向水平井段送进仪器的要求。水平井牵引器正是在这种背景下应运而生。
在进行水平井牵引器设计时，需解决其地面控制系统与井下仪器之间的通讯问
题。由于地面控制系统与井下仪器是通过电缆进行远距离通讯的，电缆长度一般在3000m以
上，如何让信号在这么长的距离之间无失真的进行传输，是水平井牵引器需要解决的重要
技术问题。
发明内容
本发明的目的是针对上述现状，旨在提供一种电路相对简单实用，稳定好、抗干扰
性强的井下仪器多功能通讯控制系统。
本发明目的的实现方式为，一种井下仪器多功能通讯控制系统，由数字调制电路
和数字解调电路组成；所述数字调制电路的晶振依次接计数器、开关电路的JK触发器，与非
门分接三极管Q1、三极管Q2，三极管Q1、三极管Q2分别通过稳压管、二极管、电阻电容接隔直
电容、井下仪器的通讯电缆；
所述信号解调电路主要由过压保护电路、带增益低滤波电路、带通滤波电路和锁
相环电路组成；过压保护电路的四个快速恢复二极管D1、D2、D3、D4将需解调的信号输入到
主要由运算放大器组成的带增益低滤波电路、带通滤波电路，经幅度调整和滤除高频干扰
信号，筛选出的信号送入锁相环电路对信号进行鉴频、解调，实现地面控制系统与井下仪器
之间的单芯通讯。
本发明采用2FSK(二进制频移键控)数字的调制解调方式，首先将地面发送给井下
仪器的信号，通过晶振、计数器和开关电路等组成的调制电路进行调制，再将调制后信号通
过测井电缆这个载体传输给井下仪器；然后将测井电缆中信号，通过隔直电容、过压保护电
路、带增益低通滤波器、带通滤波器和锁相环等组成的解调电路，将井下传输上来的信号进
行解调，以此实现地面控制系统与井下仪器之间的单芯通讯。
本发明采用电力载波单芯通讯，节约通讯资源，降低开发成本。
本发明电路简单实用，采用数字调制解调的方法，并利用锁相环技术解调信号，稳
定性好、抗干扰性强。
附图说明
图1为本发明电路框图；
图2为本发明电路开关电路原理图；
图3为本发明电路滤波电路原理图；
图4为本发明电路电原理结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细的描述。
参照图1，本发明由数字调制电路和数字解调电路组成。
参照图2，所述开关电路由JK触发器、与非门、三极管Q1和Q2、电容C1、C2电阻R1、
R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9和稳压二极管D1和D2、快速恢复二极管D3、D4组成。开关电路在
计数器输出信号为“0”和“1”时分别导通，最后将输出信号经隔直电容调制到测井电缆中，
实现载波通讯。
参照图3，所述滤波电路由带增益低通滤波电路、通滤波电路两部份构成。U3及其
外围电路构成带增益低通滤波电路，U4及其外围电路构成通滤波电路。
参照图4，所述数字调制电路的晶振依次接计数器、开关电路的JK触发器U1、与非
门U2分接三极管Q1、三极管Q2。三极管Q1、三极管Q2分别通过稳压管、二极管、电阻电容接隔
直电容、井下仪器的通讯电缆。
晶振由16MHz的有源晶振组成，其输出4MHz的脉冲信号给计数器，计数器由8位递
减计数器组成。计数器将晶振输出的4MHZ脉冲信号进行分频，输出16KHz和20KHz的信号给
开关电路。
所述隔直电容由两个高压无极性电容C3、C4组成。隔直电容直接串联在测井电缆
的接入端处，其功能在于将载波信号从电缆的大电压中分离出来。
所述信号解调电路主要由过压保护电路、带增益低通滤波电路、带通滤波电路、锁
相环电路组成。
过压保护电路的四个快速恢复二极管D5、D6、D7、D8将需解调的信号的幅度在输入
到带增益低通滤波电路前限制在-1.4V到+1.4V之间，输入到主要由运算放大器组成的带增
益低滤波电路中。带增益低滤波电路将输入信号进行放大，并滤掉高频干扰信号后送入主
要由运算放大器组成的带通滤波电路筛选出16kHz和20kHz有用信号，送入锁相环电路。锁
相环电路由集成锁相环芯片XR2211及部分外围电路组成。锁相环电路对信号进行鉴频、解
调，实现地面控制系统与井下仪器之间的单芯通讯。