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1、非接触电能与信号传输系统 北京恒泰万博石油科技有限公司 行业背景 测量方法：根据弹性元件在传递扭矩时所产生的物理参数的 变化来测量扭矩，如变形、应力、应变。 测量设备：应变式扭矩传感器 扭矩的测量 滑环 作用：为旋转的应变传感器提供电压，并将电桥中检测到的 信号，传递到应变仪。 缺点： 限制了旋转轴转速 使用寿命有限 接触不可靠引起信号波动，导致测量误差大 行业背景 旋转导向钻井系统： 在不旋转套筒上有电机泵和和井斜测试模块等需要供电 。 钻铤即旋转主轴上有涡轮发电机。 接触式电能传输：滑环 非接触电能传输 传统的电能传输： 通过电源与负载之间的导线直接接触进行,旋转时存在导体的摩 擦和损耗,
2、在油井场合下应用时,安全性和可靠性较低,容易受到井 下钻井液的腐烛。 非接触感应电能传输 运用电磁感应原理进行电能传输 消除了物理连接所带来的安全隐患 整体结构 整流滤波 将交流电变为较为平缓的直流电 高频逆变 采用基于谐振变换技术的软开关逆变电路 功率开关管在零电压或零电流时导通或截止 可分离变压器设计 磁感应强度的大小和方向 实验结构设计 电机 联轴器 滑环 转子 定子 磁芯 信号传输系统 基于全数字锁相环的FSK信号传输系统 信号传输系统 结构框图 二进制数字调制解调 幅移键控(ASK) 10 1110 0 载波信号 2ASK信号 S(t) b T 频移键控(FSK) 相移键控(PSK)
3、 三种调制方式 2FSK调制原理 2FSK调制原理 FSK解调原理 AD转换电路 利用迟滞电压比较器，将模拟信号变为数字信号 锁相环（Phase locked loop） 定义： 将输入信号与输出信号之间的相位差进行比较,通过产生的相位 误差，调节输出信号的频率与相位,以达到输出信号对输入信号 在相位与频率上的跟踪 锁相环系统是一个控制相位误差的反馈系统 当锁相环处于“锁定”状态时，输出信号与输入参考时钟的相 位差为零或保持不变 锁相环 锁相环结构框图 组成： 鉴相器（Phase Detect） 环路滤波器（Loop Filter） 压控振荡器（VCO） 是一个闭环控制系统 全数字锁相环（ADPLL） 基于ADPLL的FSK解调 通过检测占空比，即可解调 FSK信号 控制器-FPGA FPGA 以硬件描述语言（Verilog或VHDL）所完成的电路设计可以 经过简单的综合与布局，快速的烧录至 FPGA 上进行测试， 是现代 IC设计验证的技术主流。 可实现组合逻辑门电路（比如AND、OR、XOR、NOT） 可实现时序逻辑电路，比如说触发器、寄存器。 用FPGA设计的锁相环 鉴相器 k计数器 ID计数 器 除N计数器 FPGA中的K_counter模块 北京恒泰万博石油科技有限公司
