【摘要】：方位遠(yuǎn)探測聲波成像測井儀(又稱遠(yuǎn)探測方位反射聲波測井儀)是一種可對距井眼周圍較遠(yuǎn)地層進(jìn)行探測的新一代聲波成像測井儀器。該儀器首次引入了有源聲系的概念,內(nèi)部模塊采用了結(jié)構(gòu)化的工藝設(shè)計,聲系結(jié)構(gòu)異常復(fù)雜,含有近百片的聲學(xué)換能器和多個承壓密封電子艙。因此,對該儀器的調(diào)試和檢測必須借助于專業(yè)化的調(diào)試裝備。通過本文研究設(shè)計的調(diào)試臺架能夠完成對該測井儀的自動化測試和輔助調(diào)校。調(diào)試臺架硬件主要由PC機、嵌入式核心板、遙測模擬板、總線接口板、信號采集板、繼電器板和電源調(diào)整電路組成。調(diào)試臺架基于網(wǎng)絡(luò)互連的主從式系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計,以PC機為主系統(tǒng),其余部分以嵌入式核心板為中心組成從系統(tǒng)。從系統(tǒng)中主要硬件電路板采用積木式連接方式互聯(lián),通過嵌入式核心板擴展出的IO總線連接,在物理空間上形成自堆疊結(jié)構(gòu)。PC機負(fù)責(zé)人機交互、數(shù)據(jù)處理、存儲以及與嵌入式核心板的網(wǎng)絡(luò)連接。嵌入式核心板以ARM7TDMI芯片S3C44B0X為控制核心,通過網(wǎng)絡(luò)接口與PC機通訊,主要完成各調(diào)試板的控制、數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡(luò)接口等功能。其他功能接口板均以可編程器件為控制核心,其中遙測模擬板基于芯片EP1C12Q240設(shè)計,集成了CAN總線接口和DTB總線接口;總線接口板和信號采集板基于FPGA芯片EP2C20Q240C8設(shè)計,總線接口板主要提供了聲波井下儀器內(nèi)部模塊通訊總線接口,信號采集板可以實現(xiàn)16路模擬信號的同步采集。PC機軟件基于VC++語言設(shè)計,采用了多線程技術(shù)、動態(tài)鏈接庫技術(shù)和多文檔視窗結(jié)構(gòu)實現(xiàn);嵌入式核心板軟件基于uClinux操作系統(tǒng)實現(xiàn),采用分層式架構(gòu)設(shè)計;功能接口板軟件基于VHDL語言設(shè)計,將各測試功能模塊細(xì)分成可重復(fù)使用的子模塊單獨調(diào)試并最終通過圖表的方式組合。分層式的設(shè)計思想和模塊化的編程技術(shù)使調(diào)試臺架的軟件系統(tǒng)具有較高的可靠性和可擴展性。利用設(shè)計的軟件系統(tǒng),實現(xiàn)了對儀器的系統(tǒng)和子系統(tǒng)的調(diào)試。本文研制的方位遠(yuǎn)探測聲波成像測井儀調(diào)試臺架,可使得今后生產(chǎn)該儀器時的整機調(diào)試和分節(jié)調(diào)試變得便捷簡單,即使是非儀器專業(yè)人員也能快速判斷整個儀器以及各短節(jié)的工作狀態(tài),為以后該儀器的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)和測井現(xiàn)場快速診斷奠定基礎(chǔ)。
[Abstract]:Azimuth far detection acoustic imaging logging tool (also known as far detection azimuth reflection acoustic logging tool) is a new generation of acoustic imaging logging tool which can detect the far formation around the wellbore. The concept of active sound system is introduced for the first time in this instrument. The internal module adopts structured process design, the sound system structure is extremely complex, contains nearly 100 pieces of acoustic transducer and several pressure sealed electronic cabins. Therefore, the debugging and testing of the instrument must be with the help of professional debugging equipment. Through the debugging bench studied and designed in this paper, the automatic test and auxiliary adjustment of the logging tool can be completed. The hardware of debugging bench is mainly composed of PC, embedded core board, telemetry analog board, bus interface board, signal acquisition board, relay board and power adjustment circuit. The master-slave system architecture of debugging bench based on network interconnection is designed, which is based on PC, and the rest is composed of embedded core board as the center of slave system. The main hardware circuit boards in the system are connected by building block connection, and the IO bus connection extended by embedded core board is used to form a self-stacking structure in physical space. PC is in charge of computer interaction, data processing, Storage and network connection with embedded core board. The embedded core board takes ARM7TDMI chip S3C44B0X as the control core, communicates with PC through the network interface, mainly completes the control, data acquisition, network interface and other functions of each debugging board. Other functional interface boards are based on programmable devices, in which the telemetry analog board is designed based on chip EP1C12Q240 and integrates CAN bus interface and DTB bus interface. The bus interface board and signal acquisition board are based on FPGA chip EP2C20Q240C8. The bus interface board mainly provides the communication bus interface of the internal module of acoustic downhole instrument. The signal acquisition board can realize the synchronous acquisition of 16 analog signals. PC software is designed based on VC language, which adopts multi-thread technology, dynamic link library technology and multi-document window structure. The embedded core board software is implemented based on uClinux operating system and designed with hierarchical architecture. The functional interface board software is designed based on VHDL language, and each test function module is subdivided into reusable sub-modules, which can be debugged separately and finally combined by chart. The hierarchical design idea and modular programming technology make the software system of debugging bench have high reliability and expansibility. The debugging of the instrument system and subsystem is realized by using the designed software system. The debugging bench of azimuth far detection acoustic imaging logging tool developed in this paper can make the debugging and segmented debugging of the whole machine convenient and simple in the future. Even non-instrument professionals can quickly judge the whole instrument and the working state of each short section, which lays a foundation for the industrial production of the instrument and the rapid diagnosis of logging site in the future.
【學(xué)位授予單位】：中國石油大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：P631.83

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本文編號：2481505