本文關(guān)鍵詞：油基泥漿測井儀工程機(jī)發(fā)射模塊設(shè)計

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【摘要】：隨著油基泥漿(OBM)在深海及特殊巖層石油勘探中的廣泛應(yīng)用,從微電阻率掃描成像測井儀基礎(chǔ)上發(fā)展而來的油基泥漿測井儀得到了大力發(fā)展,該測井技術(shù)不僅能在油基泥漿環(huán)境提供高準(zhǔn)確性、高分辨率的井壁電阻率圖像,還能適應(yīng)水基泥漿等環(huán)境,該技術(shù)越來越成為石油測井的主要技術(shù)手段之一,而發(fā)射模塊作為油基泥漿測井儀的激勵信號來源,是儀器研制的重要組成部分。本文首先簡要敘述了油基泥漿測井儀的測井原理,而后根據(jù)測井儀對發(fā)射模塊的功能要求提出設(shè)計技術(shù)指標(biāo),在此基礎(chǔ)上設(shè)計并驗證整個模塊的軟硬件設(shè)計。發(fā)射模塊的主要功能是實現(xiàn)載波為1MHz、調(diào)制波為2kHz、調(diào)制度為85%的調(diào)幅波信號輸出,以便激勵信號順利穿透地層。同時考慮到實際測井中需要實時了解發(fā)射模塊在井下的狀態(tài),本方案設(shè)計有輸出信號檢測電路,實時采集計算發(fā)射模塊輸出端的電壓和電流幅度,并將數(shù)據(jù)上傳至主控模塊,并作為發(fā)射模塊閉環(huán)調(diào)節(jié)的依據(jù)。主要涉及的內(nèi)容有,直接數(shù)字頻率合成(DDS)、數(shù)模轉(zhuǎn)換、差分帶通濾波器、功率放大以及模數(shù)轉(zhuǎn)換等。在確定硬件電路后,對系統(tǒng)建模,分析閉環(huán)系統(tǒng)的時間響應(yīng)性能,以此驗證硬件電路設(shè)計滿足測井儀對穩(wěn)定性和實時性的要求。最后完成在FPGA中調(diào)幅數(shù)據(jù)產(chǎn)生以及基于FPGA+DSP架構(gòu)的數(shù)字相敏檢波算法的實現(xiàn)。與以往測井儀發(fā)射模塊設(shè)計相比,本文設(shè)計的發(fā)射模塊有如下特點(diǎn):基于FPGA+DAC的直接數(shù)字頻率合成,提高輸出信號的靈活性;LVDS差分傳輸,差分調(diào)理放大電路提高了系統(tǒng)的抗干擾能力和諧波抑制比;較低的輸出內(nèi)阻,使輸出效率更高。本文最后通過一系列實驗及實地測井驗證了發(fā)射模塊設(shè)計的合理性與正確性。通過對發(fā)射模塊輸出端信號時域和頻域的分析,驗證了發(fā)射信號幅度,諧波抑制比達(dá)到技術(shù)要求。負(fù)載實驗驗證了發(fā)射模塊具有較強(qiáng)的驅(qū)動能力。高溫實驗驗證了電路能適應(yīng)井下高溫高壓惡劣環(huán)境。閉環(huán)控制實驗驗證了發(fā)射幅度可以根據(jù)地層阻抗情況調(diào)節(jié)發(fā)射幅度大小。最后實地測井驗證了發(fā)射模塊以及整支儀器設(shè)計的正確性。
【關(guān)鍵詞】：測井儀 發(fā)射模塊 調(diào)幅信號 DDS 信號檢測
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：P631.83
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-14
• 1.1 油基泥漿測井儀技術(shù)背景與研究意義10-11
• 1.2 油基泥漿測井儀國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 本文主要內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排12-14
• 第二章 油基泥漿測井儀發(fā)射模塊方案設(shè)計14-21
• 2.1 油基泥漿測井儀基本原理14-15
• 2.2 發(fā)射模塊技術(shù)指標(biāo)分析15-18
• 2.3 油基泥漿測井儀發(fā)射模塊總體方案設(shè)計18-21
• 第三章 油基泥漿測井儀發(fā)射模塊硬件電路設(shè)計21-62
• 3.1 油基泥漿測井儀發(fā)射模塊硬件電路方案設(shè)計21-22
• 3.2 調(diào)幅波發(fā)生電路22-30
• 3.2.1 調(diào)幅波概述22-23
• 3.2.2 調(diào)幅波數(shù)據(jù)產(chǎn)生電路設(shè)計23-24
• 3.2.3 調(diào)幅波產(chǎn)生邏輯設(shè)計24-25
• 3.2.4 DAC轉(zhuǎn)換電路設(shè)計25-27
• 3.2.5 調(diào)幅波信號頻譜分析27-30
• 3.3 濾波放大電路30-36
• 3.3.1 帶通濾波電路概述30
• 3.3.2 濾波器芯片選型30-31
• 3.3.3 差分多重反饋帶通濾波器設(shè)計31-36
• 3.4 功率放大電路36-38
• 3.5 輸出信號檢測電路38-53
• 3.5.1 輸出信號取樣38-39
• 3.5.2 發(fā)射電壓檢測電路設(shè)計39
• 3.5.3 發(fā)射電流檢測電路設(shè)計39-40
• 3.5.4 ADC采樣電路設(shè)計40-46
• 3.5.4.1 帶通采樣原理40-42
• 3.5.4.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路設(shè)計42-43
• 3.5.4.3 采樣控制邏輯設(shè)計43-46
• 3.5.5 采樣數(shù)據(jù)處理46-53
• 3.5.5.1 數(shù)字相敏檢波算法47-48
• 3.5.5.2 數(shù)字相敏檢波算法的實現(xiàn)48-50
• 3.5.5.3 數(shù)字乘累加計算邏輯設(shè)計50-52
• 3.5.5.4 DSP電路設(shè)計52-53
• 3.6 發(fā)射模塊電路系統(tǒng)時間響應(yīng)性能分析53-62
• 3.6.1 系統(tǒng)建模54-58
• 3.6.2 系統(tǒng)仿真58-62
• 第四章 油基泥漿測井儀發(fā)射模塊軟件設(shè)計62-71
• 4.1 發(fā)射模塊嵌入式軟件總體流程設(shè)計62-63
• 4.2 數(shù)據(jù)通信軟件設(shè)計63-64
• 4.3 數(shù)據(jù)處理軟件設(shè)計64-67
• 4.4 發(fā)射幅度閉環(huán)控制設(shè)計67-71
• 第五章 模塊性能測試與實驗結(jié)果分析71-80
• 5.1 激勵信號測試71-72
• 5.2 驅(qū)動能力實驗72-73
• 5.3 輸出內(nèi)阻計算73-74
• 5.4 高溫性能實驗74-77
• 5.5 幅度控制實驗77-78
• 5.6 實地測井結(jié)果分析78-80
• 第六章 結(jié)束語80-81
• 致謝81-82
• 參考文獻(xiàn)82-84
• 攻碩期間取得的研究成果84-85
• 附錄85-86

【參考文獻(xiàn)】

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 黃旭偉;DDS雜散抑制技術(shù)研究[D];重慶大學(xué);2007年

2 郭立浩;基于FPGA的直接數(shù)字頻率合成器的研究與應(yīng)用[D];西北工業(yè)大學(xué);2006年

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本文編號：883901