井下無線通信模擬實(shí)驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種無線通信模擬裝置，尤其是一種井下無線通信模擬實(shí)驗(yàn)裝 置。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，井下水電模擬實(shí)驗(yàn)得到越來越廣泛的應(yīng)用，但是現(xiàn)有的水電模擬實(shí)驗(yàn)中，鉆 井液環(huán)境模擬裝置存在實(shí)驗(yàn)環(huán)境條件單一的問題，現(xiàn)有裝置將電解槽內(nèi)的溫度固定設(shè)置為 定值，僅僅在單一溫度條件下進(jìn)行模擬測試，同時，現(xiàn)有的模擬實(shí)驗(yàn)中，發(fā)送信號在電解槽 內(nèi)的傳輸距離固定，無法進(jìn)行調(diào)節(jié)，所以，現(xiàn)有的井下模擬實(shí)驗(yàn)裝置往往局限于固定溫度和 固定距離條件，由于真實(shí)的井下環(huán)境的溫度不斷變化，同時，收發(fā)設(shè)備距離固定，使得模擬 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)具有一定的特殊性，而僅僅依據(jù)固定距離對井下環(huán)境進(jìn)行模擬，不利于對真實(shí)的 井下模擬環(huán)境的研究，因此，關(guān)于井下環(huán)境的模擬有待于進(jìn)一步完善。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003] 本實(shí)用新型的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種井下無線通信模擬實(shí) 驗(yàn)裝置。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用下述技術(shù)方案：
[0005] 井下無線通信模擬實(shí)驗(yàn)裝置，包括電解槽、盛放于電解槽內(nèi)部的電解液、固定設(shè)置 于電解槽底部的支架，放置于支架上共線設(shè)置的發(fā)射短節(jié)和接收短節(jié)以及設(shè)置于發(fā)射短節(jié) 和接收短節(jié)之間長度可調(diào)的鉆桿；發(fā)射短節(jié)與鉆桿、鉆桿與接收短節(jié)活動連接；
[0006] 井下無線通信模擬實(shí)驗(yàn)裝置還包括通過密封線路與發(fā)射短節(jié)連接的信號發(fā)射裝 置、通過密封線路與接收短節(jié)連接的信號接收裝置；
[0007] 發(fā)射短節(jié)表面設(shè)置用于纏繞發(fā)射線圈的若干環(huán)形凹槽，發(fā)射線圈纏繞于環(huán)形凹槽 表面，發(fā)射線圈表面密封處理。
[0008] 接收短節(jié)表面設(shè)置用于纏繞接收線圈的若干環(huán)形凹槽，接收線圈纏繞于環(huán)形凹槽 表面，接收線圈表面密封處理。
[0009] 通過在發(fā)射短節(jié)表面設(shè)置纏繞發(fā)射線圈的若干環(huán)形凹槽，在接收短節(jié)上設(shè)置纏繞 接收線圈的若干環(huán)形凹槽，通過調(diào)節(jié)發(fā)射線圈或者接收線圈的位置，可以改變電解槽的信 號通信距離，實(shí)現(xiàn)通信距離的細(xì)微調(diào)節(jié)。由于環(huán)形凹槽的位置可人為設(shè)置，相鄰環(huán)形凹槽的 位置可設(shè)置距離較近，模擬實(shí)驗(yàn)過程中，調(diào)節(jié)發(fā)射線圈或者接收線圈在環(huán)形凹槽的不同位 置可以實(shí)現(xiàn)收發(fā)距離的細(xì)微調(diào)節(jié)。同時，通過對線圈進(jìn)行密封處理，線圈不會受到電解質(zhì)溶 液的腐蝕或者導(dǎo)致信號泄露。
[0010] 通過將鉆桿兩端分別與發(fā)射短節(jié)和接收短節(jié)連接，可以改變發(fā)射短節(jié)和接收短節(jié) 連接的距離，由于鉆桿長度可調(diào)，通過調(diào)節(jié)鉆桿的長度，可以實(shí)現(xiàn)發(fā)射線圈和接收線圈的距 離，即實(shí)現(xiàn)無線通信距離的調(diào)節(jié)。
[0011] 優(yōu)選的，所述發(fā)射短節(jié)的環(huán)形凹槽表面還設(shè)置兩個半圓形導(dǎo)磁環(huán)，所述兩個半圓 形導(dǎo)磁環(huán)相對設(shè)置，且放置于環(huán)形凹槽的表面，半圓形導(dǎo)磁環(huán)上纏繞發(fā)射線圈，發(fā)射線圈表 面進(jìn)行密封處理，所述兩個半圓形導(dǎo)磁環(huán)弧長之和與環(huán)形凹槽的周長相等，半圓形導(dǎo)磁環(huán) 厚度小于環(huán)形凹槽深度，半圓形導(dǎo)磁環(huán)外層纏繞至少一層絕緣膠布。
[0012] 所述接收短節(jié)的環(huán)形凹槽表面還設(shè)置兩個半圓形導(dǎo)磁環(huán)，所述兩個半圓形導(dǎo)磁環(huán) 相對設(shè)置，且放置于環(huán)形凹槽的表面，半圓形導(dǎo)磁環(huán)上纏繞接收線圈，接收線圈表面進(jìn)行密 封處理，所述兩個半圓形導(dǎo)磁環(huán)弧長之和與環(huán)形凹槽的周長相等，半圓形導(dǎo)磁環(huán)厚度小于 環(huán)形凹槽深度，半圓形導(dǎo)磁環(huán)外層纏繞至少一層絕緣膠布。
[0013] 一方面，由于發(fā)射短節(jié)和接收短節(jié)為導(dǎo)體，發(fā)射線圈纏繞在發(fā)射短節(jié)上，承載于發(fā) 射線圈發(fā)送的信號經(jīng)過發(fā)射短節(jié)會產(chǎn)生信號的衰減，接收線圈纏繞在接收短節(jié)上，承載于 接收線圈接收的信號經(jīng)過接收短節(jié)會產(chǎn)生信號的衰減，通過在發(fā)射短節(jié)和接收短節(jié)的環(huán)形 凹槽表面設(shè)置導(dǎo)磁環(huán)以及在導(dǎo)磁環(huán)外層纏繞絕緣膠布，可以降低發(fā)射線圈和接收線圈所承 載的信號發(fā)生衰減，為信號測量儀對信號的分析提供了有利的條件。另一方面，在導(dǎo)磁環(huán)外 層纏繞絕緣膠布，實(shí)現(xiàn)防止發(fā)射線圈或者接收線圈與導(dǎo)磁環(huán)磨損出現(xiàn)信號泄露。
[0014] 同時，半圓形導(dǎo)磁環(huán)厚度小于環(huán)形凹槽深度，為半圓形導(dǎo)磁環(huán)外層的絕緣膠布、發(fā) 射線圈或者接收線圈提供了足夠的纏繞空間。
[0015] 優(yōu)選的，所述發(fā)射線圈和接收線圈均采用具有雙層結(jié)構(gòu)的漆包線，其中內(nèi)層為導(dǎo) 線，外層為絕緣層。
[0016] 優(yōu)選的，所述支架頂部設(shè)置凹槽，所述凹槽與發(fā)射短節(jié)和接收短節(jié)的弧面相匹配， 用于支撐發(fā)射短節(jié)和接收短節(jié)，防止發(fā)射短節(jié)和接收短節(jié)在電解槽內(nèi)部滾動。
[0017] 優(yōu)選的，所述電解槽側(cè)壁還設(shè)置加熱裝置和溫度控制裝置，用于對電解槽盛放的 電解液進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對不同溫度條件井下環(huán)境的測量。
[0018] 優(yōu)選的，所述電解槽側(cè)壁還設(shè)置排水閥，用于實(shí)驗(yàn)結(jié)束后將電解質(zhì)溶液排除。
[0019] 優(yōu)選的，當(dāng)輸入信號為數(shù)字信號，所述信號發(fā)射裝置包括依次連接的信號發(fā)生器 和調(diào)制器，調(diào)制器與發(fā)射線圈電連接；所述信號接收裝置包括依次連接的解調(diào)器和信號測 量儀，解調(diào)器與接收線圈電連接。
[0020] 所述解調(diào)器包括解調(diào)單元和過濾單元，接收線圈、解調(diào)單元和過濾單元依次電連 接，所述解調(diào)單元用于對接收線圈的信號進(jìn)行解調(diào)，所述過濾單元，用于接收解調(diào)單元的輸 出，去除與信號發(fā)生裝置發(fā)送的不同頻率的信號，保留與發(fā)射端同頻率信號，并輸出至信號 測量儀。
[0021] 當(dāng)輸入信號為模擬信號，所述信號發(fā)射裝置為與發(fā)射線圈連接的信號發(fā)生器；所 述信號接收裝置為與接收線圈連接的信號測量儀。
[0022] 優(yōu)選的，所述信號發(fā)生器為函數(shù)發(fā)生器，用于模擬井下各種信號。
[0023] 優(yōu)選的，所述信號測量儀為混合域示波器，用于對接收信號的電壓、頻率進(jìn)行頻域 分析或者時域分析。
[0024] 優(yōu)選的，發(fā)射短節(jié)與鉆桿連接處的表面設(shè)置外螺紋，鉆桿與發(fā)射短節(jié)連接處設(shè)置 與所述外螺紋向匹配的外螺紋。
[0025] 優(yōu)選的，接收短節(jié)與鉆桿連接處表面設(shè)置內(nèi)螺紋，鉆桿與接收短節(jié)連接處設(shè)置與 所述內(nèi)螺紋相匹配的內(nèi)螺紋。
[0026] 工作原理為：
[0027] 實(shí)際井下環(huán)境充滿鉆井液，由于鉆桿為中空結(jié)構(gòu)，將鉆桿設(shè)置于電解槽內(nèi)部，鉆桿 內(nèi)外均充滿鉆井液。在電解槽內(nèi)部容納電解質(zhì)溶液，由于電解質(zhì)溶液具有一定電導(dǎo)率，可模 擬井下的鉆井液環(huán)境，對無線通信發(fā)送的電磁波進(jìn)行吸收，發(fā)射信號經(jīng)過電解質(zhì)溶液產(chǎn)生 信號衰減以及外部信號的干擾，通過信號發(fā)射裝置和信號接收裝置，可以通過對發(fā)送信號 和接收信號數(shù)據(jù)的研究測試電解質(zhì)溶液對信號傳輸?shù)挠绊?，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)井下鉆井液環(huán)境的實(shí) 驗(yàn)?zāi)M。
[0028] 通過在電解槽側(cè)壁設(shè)置加熱裝置和溫度控制裝置，可以對電解質(zhì)溶液的溫度進(jìn)行 控制和調(diào)節(jié)，用于模擬井下工作環(huán)境中的鉆井液溫度，測試溫度對信號傳輸?shù)挠绊憽?br>[0029] 本實(shí)用新型還提供了一種井下無線通信模擬實(shí)驗(yàn)方法，包括以下步驟：
[0030] 步驟一：信號發(fā)射裝置生成發(fā)射信號，將該發(fā)射信號通過發(fā)射線圈發(fā)送，用于在發(fā) 射短節(jié)、鉆桿以及接收短節(jié)進(jìn)行信號傳輸；
[0031] 步驟二：發(fā)射信號經(jīng)過發(fā)射短節(jié)、鉆桿以及接收短節(jié)的信號傳輸?shù)竭_(dá)接收線圈并 形成接收信號，接收線圈接收上述接收信號并傳輸至信號接收裝置。
[0032] 步驟三：信號接收裝置接收接收線圈傳輸?shù)慕邮招盘?，并依?jù)發(fā)射信號的幅度、頻 率與接收信號的幅度、頻率關(guān)系獲取電磁波在井下環(huán)境中的傳播特性。
[0033] 本實(shí)用新型的有益效果是：
[0034] 1.本裝置可以實(shí)現(xiàn)井下真實(shí)電磁傳播環(huán)境的模擬；
[0035] 2.通過調(diào)節(jié)鉆桿長度、調(diào)節(jié)發(fā)射線圈以及接收線圈的位置，可以實(shí)現(xiàn)不同距離條 件下井下電磁環(huán)境的模擬；調(diào)節(jié)鉆桿距離可以實(shí)現(xiàn)發(fā)射線圈和接收線圈較大距離的調(diào)節(jié)， 調(diào)節(jié)發(fā)射線圈纏繞的凹槽以及接收線圈纏繞的凹槽，可以實(shí)現(xiàn)發(fā)射線圈和接收線圈距離的 細(xì)微調(diào)節(jié)。
[0036] 3.通過調(diào)節(jié)溫度控制裝置和加熱裝置，可以實(shí)現(xiàn)不同溫度下電磁環(huán)境的模擬；
[0037] 4.通過在發(fā)射信號端和接收信號端分別設(shè)置信號發(fā)射器和信號接收器，可以對模 擬信號和數(shù)字信號實(shí)現(xiàn)信號的無線傳輸，并在接收端對該無線信號進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)對 井下鉆井液環(huán)境的模擬和分析。
【附圖說明】
[0038] 圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039] 圖2是發(fā)射短節(jié)、鉆桿以及接收短節(jié)的結(jié)構(gòu)圖；
[0040] 圖3是發(fā)射短節(jié)和導(dǎo)磁環(huán)結(jié)構(gòu)示