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随着世界经济的发展和人民生活质量的提高，人类社会对原油的需求量正与日俱增。相比之下，世界范围内已勘探的各大油田经过几十年的开采，大部分已经处于开采的中后期，井液的含水量逐年升高，开采难度也越来越大。而新勘探的油田开采难度大，含油层的深度较深，很难实际开采。潜油电泵因其排量大、扬程高的特点可以应用于开采中后期的含油量低的油井，也可用于难以开采的油井中。因此在石油开采行业潜油电泵的应用越来越广泛。潜油电泵井下多元传感器监测井下的各个工况参数，对潜油电泵的稳定运行、维护保养以及故障辨识有着重要的研究意义和实际应用价值。本文以潜油电泵井下多元传感器为研究对象，通过建立和分析其信号传输通道模型，研究其信道特征。针对引起波形失真的三种重要的信道特征，提出相应的信号调理方法并设计相应的信号处理电路。基于所研究的信号传输方法，研制潜油电泵井下多元传感器，并对所研制的潜油电泵井下传感器进行可靠性、精确性等相关实验研究工作。本文在研究多种国内外潜油电泵井下多元传感器产品以及国内潜油电泵井下多元传感器研究现状的基础上，分析国内外产品和样机的性能参数，确定本文研制的潜油电泵井下多元传感器采集井下的环境压力、泵出口压力、井液温度、机组温度、机组振动以及星点泄漏电流六个工况参数。分析国内外设备和样机的信号传输原理，确定本文对潜油电泵井下多元传感器信号传输与调理的技术路线。本文基于极低频电力载波研究潜油电泵井下多元传感器信号传输方法。结合电力载波通信的信道特征、电力载波信道模型和潜油电泵井下多元传感器的信号传输通道特征，确定极低频电力载波的最高工作频率。建立井下多元传感器的信道模型，进一步分析潜油电泵井下多元传感器信道的特征。根据以上理论分析研制潜油电泵井下多元传感器的通信线路和系统传输协议。潜油电泵井下多元传感器的信道特征中，干扰特征、信号衰减特征和信号延迟特征对井下信号的传输影响较大。针对这三个典型的信道特征引起的波形失真问题，本文分别提出信号滤波、信号整合和信号补偿三种处理方式依次对星点信号进行处理，分别研制信号滤波电路、信号提取与整合电路、信号补偿电路与程序，并进行调试与实验。本文对井上部分和井下部分进行功能模块划分，基于模块化思路研制了各个功能模块电路，基于嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ设计相应的软件系统。针对数据的海量存储问题，研制基于NANDFlash存储和U盘下载的存储电路。针对仪表人机交互困难的问题，研制基于触摸屏控制的井上二次仪表控制界面。对于井下温度变化引起的传感器误差，研究井下多元传感器温度补偿方法，并提出了具体的改进措施。最后通过元件测试与筛选实验、电路板老化实验、系统拷机实验以及环境实验进行系统的可靠性验证。通过标定实验，对井下各参数的传感器进行数据标定。通过实验井实验和生产井实验对本文研制的潜油电泵井下多元传感器性能进行实际验证。