近钻头井下电磁波无线传输技术研究

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1、分类号TN929学号151030168密级全日制学术学位硕士学位论文题目近钻头井下电磁波无线传输技术研究作者姓名贺炜导师姓名、职称霍爱清教授学科(专业领域)名称控制理论与控制工程提交论文日期2018年6月7日学位论文创新性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安石油大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担

2、一切相关责任。论文作者签名：____________日期：____________学位论文使用授权的说明本人完全了解西安石油大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安石油大学。学校享有以任何方法发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为西安石油大学。论文作者签名：__________日期：__________导师签名：__________日期：__________注：如本论文涉密，请在使用授权的说明中指出（含解密年限等）。I中文摘要论文题目：近钻头井下电磁波

3、无线传输技术研究专业：控制理论与控制工程硕士生：贺炜(签名)导师：霍爱清(签名)摘要旋转导向钻井系统中，需要把近钻头传感器采集到的井下信息实时地传送到地面，以便于地面进行分析和监控，因此，井下近钻头无线短距离传输技术是一种关键技术，研究如何将井下工具采集的信息传输给井下的MWD（MeasureWhileDrilling，随钻测量）系统就显得十分必要。本文基于FPGA设计了井下近钻头无线短程通信系统，将近钻头采集的信息通过电磁感应的方式无线传输给MWD系统，对近钻头无线短程通信系统进行了总体结构设计，并设计实现了近钻头无线短传发射系统和接收系统，最后进行了地面模拟试验，选出了最优载波频率

4、。（1）在发射系统设计时，首先利用MATLAB对FSK进行了功率谱仿真，选择旁瓣衰落较快的CPFSK调制方式，然后基于FPGA利用Verilog硬件描述语言设计了DDS222发生器，实现了IC协议读写EPROM，对EPROM中的数据进行了编码以及CRC校验，并结合DDS发生器实现了2FSK调制。设计了D/A转换及七阶巴特沃斯滤波器电路、信号调理电路、同相比例放大电路等，完成了发射系统设计与实现。（2）在接收系统设计时，首先利用MATLAB设计了最优低通及带通滤波器，将生成的滤波器抽头系数导入FIRIP核；利用2FSK非相干解调原理，基于FPGA实现了2FSK解调，并进行了Modelsi

5、m仿真及数据解码；将有效数据通过FIFO缓冲后，借助UATR发送到PC机串口调试助手（代替MWD系统）。设计了A/D转换及信号衰减电路、同相比例放大电路，完成了接收系统设计与实现。（3）进行了地面模拟试验，利用FPGA对硬件可编程优势，在不改变硬件设计的情况下，选出了最优载波频率，缩短了开发周期。地面试验结果表明当所选载波为20KHz和40KHz时，短程通信的传输距离可以达到6.2m（误码率为0），能够满足井下近距离通信的要求。关键词：无线通信；FPGA；2FSK；井下通信；近钻头II英文摘要Subject:Researchonelectromagneticwavewirelesstr

6、ansmissiontechnologyofnearbitSpeciality：controltheoryandcontrolengineeringName：HeWei(signature)Instructor：HuoAiqing(signature)AbstractInarotarysteerabledrillingsystem,thedownholeinformationwascollectedbynear-bitsensorsneedstobetransmittedtothesurfaceinrealtimeforanalysisandmonitoringonthesurface

7、.Therefore,thewirelessshort-distancetransmissiontechnologyofnear-bitwasakeytechnology,theinformationwascollectedbythetoolwastransmittedtotheMWD(MeasureWhileDrilling)systemispossible.Thispaperdesignsanear-bitwirelessshort-ran