本發明專利技術涉及油田測量技術領域，具體為一種溫度與壓力采集方法、電路及井下超高溫壓力計。方法包括以下步驟：初始化配置系統，包括配置溫度傳感器、壓力傳感器、采樣率和通信協議，并對溫度傳感器和壓力傳感器進行校準，用于保證精度；獲取溫度傳感器和壓力傳感器的模擬信號；通過模數轉換器將接收到的模擬信號轉換成數字信號，用于后續數字處理；本發明專利技術通過創新性地將現場可編程門陣列應用于數字信號處理方法中，成功開發出一種多模式信號處理的溫度與壓力采集系統，能夠在高溫油田環境中實現穩定可靠的數據采集及傳輸。
1、我國油氣田主要分布在陸相沉積盆地，而且種類比較復雜，由于地質結構的不同油田存在著比一般原油粘度高很多的稠油區塊，粘度太高造成了開采困難。向稠油層注入蒸汽的熱力開采在重油和瀝青以及油頁巖的開采中得到了較廣泛的應用，在稠油熱采過程中注入油井蒸汽的壓降、質量流量很大程度地影響著稠油的輸出。為了進一步提高注汽質量和優化整個開采過程，就必須首先獲得注井蒸汽參數，主要參數是溫度和壓力。
2、然而對于部分井而言主要特點是其溫度特別高，普遍在200℃以上。目前壓力計最高為175℃，對于電子部分，普遍設計溫度為125℃，當器件的實際溫度超過其設計溫度后，器件便存在著信噪比下降甚至損毀等不可逆轉的危險。國外的耐高溫電子技術較成熟，但由于技術封鎖，國內很難獲得；耐高溫芯片存在較高的技術壁壘，當前我國無法對其實現制造、封裝及量產；通過定制可從國外獲得少量耐高溫器件用于實驗測試，但此類器件價格昂貴，無法實現大批量商業應用。
3、且現在已知的高溫壓力計皆是存儲式的，無法實時讀取井下壓力和溫度；并且已知的高溫壓力計只能測試一組壓力和溫度，無法測試別的參數；由于已知的高溫采用的是保溫瓶設置，因此工作時間較短。
4、為解決以上因高溫導致的測量困難的技術問題，亟需一種能夠在高溫條件下有效測量井下蒸汽參數(尤其是溫度和壓力)的技術手段。不僅要克服目前設備溫度耐受性的難題，更需實現在臺面上或地面上更即時、實時獲取井下數據的能力。
r/>技術實現思路
1、本專利技術提供一種溫度與壓力采集方法、電路及井下超高溫壓力計以解決油田高溫導致的井下數據測量困難的技術問題。
2、本專利技術解決上述技術問題的技術方案如下：
3、一方面，提供一種溫度與壓力采集方法，所述方法包括以下步驟：
4、初始化配置系統，包括配置溫度傳感器、壓力傳感器、采樣率和通信協議，并對所述溫度傳感器和所述壓力傳感器進行校準，用于保證精度；
5、獲取所述溫度傳感器和所述壓力傳感器的模擬信號；
6、通過模數轉換器將接收到的所述模擬信號轉換成數字信號，用于后續數字處理；
7、利用數字濾波算法對所述數字信號進行去噪處理，包括零相位移動平均濾波，用于消除瞬態噪聲影響；
8、對去噪后的所述數字信號應用解碼算法，所述解碼算法通過查找算法庫中已有的特征模式識別解碼模板進行匹配，用于信號的準確傳輸；
9、將解碼后的所述數字信號分割成時間片段，用于數據分析和處理；
10、將分割后的所述時間片段存儲到內部數據庫，用于供后續訪問及分析使用。
11、更進一步地，所述利用數字濾波算法對所述數字信號進行去噪處理的步驟包括：
12、執行零相位移動平均濾波，設置動態窗口大小以適應所述數字信號的不同噪聲水平；
13、所述數字濾波算法的計算式為：
14、
15、式中，y(t)為濾波后的輸出信號，x(t-n)為輸入信號，t為當前時間點，x為不同時間點測得的輸入數據值，n為時間點，n為時間窗口大小，α和β為濾波系數。
16、更進一步地，所述對去噪后的所述數字信號應用解碼算法的步驟包括：
17、初始化匹配模板庫，根據收集的最優匹配模式進行選擇；
18、實時匹配，利用快速傅里葉變換分析所述數字信號的頻譜特征；
19、模式識別，通過最小均方誤差算法進行模式匹配，并通過判定信號匹配度進行準確的解碼。
20、更進一步地，所述將解碼后的所述數字信號分割成時間片段的步驟包括：
21、采用自適應時間分割算法進行分割，所述時間片段的長度ts的計算公式為：
22、
23、式中，m為段常數，as為信號振幅，fc為信號中心頻率。
24、更進一步地，在將解碼后的所述數字信號分割成時間片段之前，對信號進行增補處理，采用分段線性增補算法對缺失的數據進行插值，以確保所述時間片段完整連續。
25、更進一步地，所述將分割后的所述時間片段存儲到內部數據庫的步驟包括：
26、執行無損壓縮算法以減小存儲空間需求，包括采用增量編碼結合霍夫曼編碼，以確保數據壓縮過程不損失精確信息；
27、在所述將分割后的所述時間片段存儲到內部數據庫步驟之后，采用實時可視化處理，通過圖形用戶界面將所選的溫度和壓力數據以圖表形式顯示，并提供用戶交互功能以進行數據查詢和歷史比較。
28、更進一步地，所述獲取所述溫度傳感器和所述壓力傳感器的模擬信號的步驟包括：
29、通過無線通信模塊接收遠程傳輸的信號，并使用自定義協議實現時間同步，以確保數據完整；
30、所述通過模數轉換器將接收到的所述模擬信號轉換成數字信號的步驟包括：
31、使用雙通道快速模數轉換器，確保同時獲取所述溫度傳感器和所述壓力傳感器的數據，并采用交錯采樣技術以提高采樣頻率。
32、另一方面，提供一種溫度與壓力采集電路，所述電路用于實現如上所述的溫度與壓力采集方法，所述電路包括：
33、信號接收模塊，連接溫度傳感器和壓力傳感器，用于接收模擬信號；
34、模數轉換模塊，與所述信號接收模塊連接，用以將所述模擬信號轉換為數字信號；
35、數字信號處理模塊，連接所述模數轉換模塊，包括數字濾波器和解碼器，用于執行去噪、解碼及分割操作；
36、存儲模塊，連接所述數字信號處理模塊，用于存儲處理后的所述數字信號；
37、無線通信模塊，用于遠程數據傳輸；
38、更進一步地，所述數字信號處理模塊中的數字濾波器采用現場可編程門陣列，用于濾波參數的動態實時調整，包括；
39、初始化所述現場可編程門陣列配置，設計濾波器的架構，包括濾波器類型和基礎參數，通過硬件描述語言實現濾波器的基本邏輯；
40、動態獲取系統當前的信號特性，并將所述信號特性作為輸入參數傳遞給所述現場可編程門陣列，確保傳感器數據低延遲輸入；
41、根據輸入信號的實時特性生成濾波參數，在所述現場可編程門陣列上更新濾波系數以動態調整濾波器特性，所述動態調整濾波器特性的計算式為：
42、
43、式中，h(z)表示濾波器的傳遞函數，k表示頻率索引，z為復變量，用于表示離散時間信號的頻域變換，m(n)表示隨時間點n變化的濾波器階數，hk(n)表示在時間點n和頻率索引k處的濾波系數，z-k表示對輸入信號進行k個時間點的延遲；m(n)和hk(n)隨實時信號特性動態更新，其中，濾波系數hk(n)的更新公式為：
44、
45、式中，wk為窗函數系數，ak(n)為基準濾波系數，bk為周期性成分幅度因子，fc(n)為動態截止頻率，fs為采樣頻率；
46、在所述現場可編程門陣列內部實本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種溫度與壓力采集方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：
2.如權利要求1所述的溫度與壓力采集方法，其特征在于，所述利用數字濾波算法對所述數字信號進行去噪處理的步驟包括：
3.如權利要求1所述的溫度與壓力采集方法，其特征在于，所述對去噪后的所述數字信號應用解碼算法的步驟包括：
4.如權利要求1所述的溫度與壓力采集方法，其特征在于，所述將解碼后的所述數字信號分割成時間片段的步驟包括：
5.如權利要求4所述的溫度與壓力采集方法，其特征在于，在將解碼后的所述數字信號分割成時間片段之前，對信號進行增補處理，采用分段線性增補算法對缺失的數據進行插值，以確保所述時間片段完整連續。
6.如權利要求5所述的溫度與壓力采集方法，其特征在于，所述將分割后的所述時間片段存儲到內部數據庫的步驟包括：
7.如權利要求1所述的溫度與壓力采集方法，其特征在于，所述獲取所述溫度傳感器和所述壓力傳感器的模擬信號的步驟包括：
8.一種溫度與壓力采集電路，其特征在于，所述電路用于實現如權利要求1至7任一項所述的溫度與壓力采集方法，所述電路包括：
9.如權利要求8所述的溫度與壓力采集電路，其特征在于，所述數字信號處理模塊中的數字濾波器采用現場可編程門陣列，用于濾波參數的動態實時調整，包括；
10.一種溫度與壓力采集方法、電路及井下超高溫壓力計，其特征在于，所述壓力計集成有如權利要求8至9任一項所述的溫度與壓力采集電路，用于信號采集、信號處理、處理命令信號及發送數據，所述壓力計還包括：
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【技術特征摘要】
1.一種溫度與壓力采集方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：
2.如權利要求1所述的溫度與壓力采集方法，其特征在于，所述利用數字濾波算法對所述數字信號進行去噪處理的步驟包括：
3.如權利要求1所述的溫度與壓力采集方法，其特征在于，所述對去噪后的所述數字信號應用解碼算法的步驟包括：
4.如權利要求1所述的溫度與壓力采集方法，其特征在于，所述將解碼后的所述數字信號分割成時間片段的步驟包括：
5.如權利要求4所述的溫度與壓力采集方法，其特征在于，在將解碼后的所述數字信號分割成時間片段之前，對信號進行增補處理，采用分段線性增補算法對缺失的數據進行插值，以確保所述時間片段完整連續。
6.如權利要求5所述的溫度與壓力采集方法，其特征...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王松勃，龍航，劉征科，馮嘉誠，鄒亞楠，
申請(專利權)人：西安思坦儀器股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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