本文所述系統(tǒng)擴(kuò)頻信號(hào)采用一系列短促的、可自同步的掃描頻率chirps作為載波，每個(gè)chirps一般持續(xù)100 μs，代表最基本的通信符號(hào)時(shí)間。由于chirps信號(hào)的線性掃描帶寬比信號(hào)帶寬要大得多，其線性加速度較高，而等幅振蕩干擾的頻率加速度一般較穩(wěn)定，因此設(shè)計(jì)特定角加速度信號(hào)的濾波器可以將該干擾消除。此外chirps波形還具有很強(qiáng)的自相關(guān)特性，這種模糊邏輯相關(guān)性決定了所有通信系統(tǒng)中的設(shè)備，可以同時(shí)識(shí)別通信系統(tǒng)中任意設(shè)備發(fā)出的這種獨(dú)特波形，并且不需要在發(fā)送和接收設(shè)備間進(jìn)行同步。圖2所示為擴(kuò)頻載波chirps一個(gè)周期的波形圖。

　　

 

　　系統(tǒng)所選通訊接口控制器是一個(gè)高度集成化的收發(fā)器和信道存取接口，采用擴(kuò)頻載波(Spread Spectrum Carrier)技術(shù)，適用CEBus接口標(biāo)準(zhǔn)，具有很強(qiáng)的抗干擾能力。通信物理層采用振幅移位鍵控(ASK)和反相鍵控(PRK)兩種載波調(diào)制方式，如圖3所示，其中ASK調(diào)制用于信息包的前同步碼，分別由高電平、低電平表征chirps的有無。已編碼數(shù)據(jù)段采用PRK調(diào)制方式，利用相差180°的兩種相位S1、S2對(duì)所傳數(shù)字信號(hào)進(jìn)行編碼表示。數(shù)據(jù)幀中“0”和“1”分別用與載波同相和反相的信號(hào)來調(diào)制、傳送，PRK調(diào)制能夠與信號(hào)標(biāo)志位保持良好的相關(guān)性并能很好地進(jìn)行跟蹤，在該環(huán)境下長線傳輸性能明顯優(yōu)于ASK，實(shí)際可實(shí)現(xiàn)9.6kbps的傳輸速率，很好地滿足實(shí)際實(shí)時(shí)操作的需求。

　　

 

　　實(shí)際通信模塊實(shí)現(xiàn)原理及過程描述：模擬通信信號(hào)首先進(jìn)入擴(kuò)頻處理模塊，然后經(jīng)緩存放大及ADC轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。對(duì)輸入信號(hào)的數(shù)字處理包括采用匹配濾波對(duì)擴(kuò)頻載波chirps進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)，并追蹤已接收到的信號(hào)。將接收到的信號(hào)信息經(jīng)由特定數(shù)字信號(hào)處理電路傳輸至邏輯接口進(jìn)行解碼，按照已制定通信協(xié)議分配并最終分組傳輸至主處理模塊進(jìn)行處理。擴(kuò)頻處理后的模擬信號(hào)經(jīng)功率放大模塊放大輸出并最終耦合至無線發(fā)射天線，完成無線信號(hào)的發(fā)射和接收功能，圖4所示即為無線發(fā)射接收模塊示意圖。

　　

 

　　3 數(shù)據(jù)采集與處理

　　3.1 壓力計(jì)理論模型

　　壓力計(jì)作為井下油氣參數(shù)數(shù)據(jù)的主要采集單元，其特性會(huì)對(duì)試井分析產(chǎn)生直接的影響，為了確定和評(píng)價(jià)這種影響的程度，現(xiàn)在比較常用的方法是采用計(jì)算機(jī)模擬分析法(也稱轉(zhuǎn)換函數(shù)法)，在本文介紹的方法中建立了一個(gè)壓力計(jì)的理論模型。該模型是基于已有的壓力計(jì)性能規(guī)格、測(cè)試質(zhì)量控制和通用壓力傳感器的基本物理學(xué)原理，主要應(yīng)用于評(píng)估包括溫度響應(yīng)、噪聲和非理想電子壓力設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)處理的影響。

　　3.1.1 壓力計(jì)轉(zhuǎn)換函數(shù)

　　壓力計(jì)轉(zhuǎn)換函數(shù)從數(shù)學(xué)上描述了壓力計(jì)測(cè)試的全過程，建立了壓力溫度輸出響應(yīng)與輸入壓力溫度間的關(guān)系。如果壓力計(jì)傳感器和數(shù)據(jù)處理都是理想的，就會(huì)產(chǎn)生精確代表每時(shí)刻被測(cè)壓力P(t)所對(duì)應(yīng)的輸出r(t);如果壓力計(jì)不是理想的，那么，測(cè)量值就會(huì)含有短期漂移、長期漂移和噪聲等誤差。

　　對(duì)于壓力計(jì)，其輸出r(t)與已知的壓力和溫度之間的關(guān)系可以表示為：

　　r(t)=g[P(t)，T(t)，壓力計(jì)參數(shù)]

　　這里g[]為壓力計(jì)轉(zhuǎn)換函數(shù)，它提供了靜態(tài)和動(dòng)態(tài)關(guān)系的數(shù)學(xué)描述，即它給出了已知輸入和壓力計(jì)參數(shù)去計(jì)算壓力計(jì)輸出的規(guī)則，另外它還可以用一種一致合理的方法來定義壓力計(jì)規(guī)格和質(zhì)量控制參數(shù)。