摘 要

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1课题研究背景 1

1.1.1研究井下视频的目的以及意义 1

1.1.2井下视频的发展现状 2

1.2基于光纤传输的井下视频传输系统介绍 3

1.2.1井下视频传输系统组成及原理 3

1.2.2井下视频传输系统的关键技术 4

1.2.3井下视频传输系统的实现 5

1.3本论文主要研究的内容 9

第2章 视频信号光纤传输方式 10

2.1视频信号传输方式的比较 10

2.1.1 同轴电缆传输 10

2.1.2 双绞线传输 11

2.1.3 光纤传输 11

2.2 光纤传输的原理 12

2.2.1 光纤的结构 12

2.2.2 光纤的分类 12

2.2.3 光纤的传输原理 13

2.2.4 光纤的传输特性 13

第3章 井下视频光纤传输系统的方案设计 15

3.1 视频光纤传输系统概述 15

3.1.1光纤传输系统基本组成 15

3.1.2光发射机和光接收机 15

3.1.3调制、编码、复用 16

3.2 视频光纤传输系统方案比较 16

3.2.1模拟视频光纤传输系统 16

3.2.2数字视频光纤传输系统 17

3.3 数字信号的并行与串行传输 18

3.3.1并行传输 18

3.3.2串行传输 18

3.4 非压缩单路数字视频光纤传输系统总体方案设计 19

第4章 井下视频信号光纤传输系统的电路设计 21

4.1 视频缓冲电路设计 21

4.2 视频A/D和D/A转换电路设计 22

4.2.1视频A/D转换电路 22

4.2.2视频D/A转换电路 23

4.3 数字复接器、分接器设计 24

4.3.1线路编码 24

4.3.2发送端芯片HDMP-1022的功能及内部结构 25

4.3.3发送端芯片HDMP-1024的功能及内部结构 25

4.4 光发射机和光接收机电路设计 26

4.4.1光发射与光接收器件 26

4.4.2光发射机与光接收机电路设计 27

4.5 视频光纤传输系统电路图设计 28

第5章 井下视频信号光纤传输系统实验测试 29

5.1 实验目的 29

5.2 实验方法 29

5.3 实验设备 29

5.4 实验步骤 29

5.5 实验结果 30

第6章 论文总结 31

参考文献 33

致谢 34

摘 要

随着时代的推进和生产力的发展，石油和矿石的开发需求逐渐增强。为了解决在石油开发时，对井下管道进行探查不便，以及对管道问题进行修复不及时的状况，本文介绍了一种基于光纤传输的小型井下视频传输系统，它能够适应深井中的光线暗，温度高，空间小的环境，对井底状况可以进行实时的监测，可以用来帮助工作人员了解深井的未知领域。所得结论对于井下探测具有重要的指导意义。

论文主要研究设计了整个小型井下视频传输系统，其中包括对视频信号传输方式的比较；对视频传输系统方案的比较；对井下电视视频传输系统的电路设计；以及对整个传输系统的测设，得出最终结果。

研究结果表明：视频信号传输应该选择光纤传输最为合适，而视频传输系统应该选择数字视频光纤传输系统。关于整个传输系统的电路设计，其中摄像机选择的是CCD摄像机，同时搭配大视场，大相对孔径的摄像物镜组成摄像系统；关于光线暗，温度高的问题，本文选择了井下后端照明的方式，通过扩大光照面积提供更加足够且明亮的光线，同时搭配耐高温以及密封的防护材料完成保护措施。

本文的特色：本文通过对不同的信号传输进行研究，针对当前井下电视视频传输信号所存在的问题，提出了使用光纤传输，同时采用数字串行的传输方式来解决。其中针对井下空间小的问题，提出了使用高集成度的元件和收发一体模块来使系统更加轻便，快捷，大大提高了视频传输系统的效率。

关键词：光纤；数字视频；数字串行；高集成度元件

Abstract

Along with the advancement of era and the development of productive forces, the development of oil and ore demand gradually increased.Development in order to solve the oil, the underground pipeline to detect the inconvenience, and fix the problems of the pipeline is not timely status, this paper introduces a kind of small downhole video transmission system based on optical fiber transmission, it can adapt to the amount of light in the deep dark, temperature is high, the environment of the space is little, the downhole condition can make real-time monitoring, can be used to help staff to understand the deep well of uncharted territory.The result has important guiding meaning for downhole sensor.
Thesis mainly study design the small downhole video transmission system, including the comparison of video signal transmission way;Comparison of video transmission system plan;Circuit design of downhole television video transmission system;As well as to the layout of the entire transmission system, it is concluded that the final result.
The results show that the video signal transmission optical fiber transmission is most appropriate, should choose the video transmission system should choose digital video optical fiber transmission system.Circuit design for the entire transmission system, in which the camera choose the CCD camera, at the same time with wide field and large relative aperture of the camera lens camera system;About light and dark, the problem of high temperature, this paper chose the way of downhole back-end lighting, by expanding the illumination area provide more sufficient and bright light, at the same time complete the protective material of high temperature resistant and seal protection.
Of this article features: based on the different signal transmission was studied, in view of the current problems existing in the downhole television video signal transmission, put forward the use of optical fiber transmission, adopting digital serial transmission mode to solve at the same time.Which aiming at the problem of underground space is little, and put forward the use of high integration element and transceiver module integrated to make system more convenient, quick, greatly improving the efficiency of video transmission system.

Key Words：Optical fiber；Digital video；Digital serial；High integration components

第1章 绪论

1.1课题研究背景

1.1.1研究井下视频的目的以及意义

由于石油井下开发的特殊性和不确定性，在开发时，率先了解油井下的周围环境并通过所获得的情报进行分析，最终确定采集方案对石油开发者非常重要。而近些年来，全球的石油需求量以及维护油井设备的成本在不断地增加，因此，对于井下视频传输系统这一能快速反应井底状况从而发现相关问题的装置的要求也在不断增加，比如随着开采井底的加深，井内的温度以及光线都会受到很大程度的影响，这就要求井下视频传输系统能够耐高温，且具有强劲的照明设备。同时，使用井下视频传输系统相较于传统的测绘系统大幅度地减少了时间。通过适当的改造，在现有的基础上，新一代的井下视频传输系统基本可以胜任所有的井下探测任务。