七芯铠装测井电缆传输特性仿真研究

发布时间：2017-12-13 20:14

  本文关键词：七芯铠装测井电缆传输特性仿真研究

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【摘要】：石油勘探领域工程应用的实际需求以及数字采集技术的方兴未艾均对测井设备的数据传输速度提出越来越高的要求。在井下高速数据传输系统的研发过程中,对传输介质的传输特性进行精细分析,有针对性地设计通讯方案是实现系统功能的基本前提。千米级的七芯铠装测井电缆重量以吨计,在仪器设计前期获取多种需求规格的电缆并进行测试是一项费时费力费经费的工作,研究建模仿真方法,计算并获得任意长度七芯铠装测井电缆的传输特性对保障研发进度是很有必要的。本文首先说明了在可能使用的频带(k Hz以上频率)内,千米级的七芯铠装测井电缆需作为分布参数电路元件处理。数目繁多的分布参数既表征了电磁波在七芯铠装测井电缆中传输时的复杂变化,也是造成其传输特性难以用确定公式表示的原因。对电磁场在电缆上的变化情况进行简化处理后,在提出七芯铠装测井电缆属于准横向电磁场假设的前提下,建立了七芯铠装测井电缆的多导体传输线模型,将七芯铠装测井电缆传输特性的仿真研究分为两大步:计算分布参数和解传输线方程。然后采用有限元分析方法计算了电缆的各类单位长度分布参数,发现随频率变化的单位长度分布电阻和单位长度分布电感是表征电缆传输特性随频率变化的主要要素。最后选用可方便处理频变参数的频率域分析方法解多导体传输线方程,获得各缆芯的电压、电流值,进而得到七芯铠装测井电缆的传输特性。对一长度为3km的七芯铠装测井电缆分别采用外围缆芯和中间缆芯进行通讯时的传输特性进行仿真计算,并与测量结果进行对比,表明计算结果很好地反映了测量结果的变化情况,平均相对误差为10%,并对造成误差的原因进行分析,提出了提升精度的方法。采用中间缆芯和外围缆芯的仿真计算数据制作3km电缆的实体仿真模型并进行测试,除因仿真计算误差造成的幅度差异外,实体仿真模型可准确显示电缆输出信号的时域变化情况。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：P631.81;P618.13

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本文编号：1286428