【摘要】：確保鉆井過程的安全、獲取地殼中油氣藏的信息是油氣勘探開發(fā)的首要前提和最終目的,獲取信息的可靠性、及時(shí)性和多樣性直接影響到油氣勘探開發(fā)的成敗。開發(fā)能夠在井下實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效地獲取油氣藏信息的隨鉆錄井儀對(duì)油氣勘探開發(fā)有重要意義。控制系統(tǒng)作為隨鉆錄井儀的重要組成部分,扮演著指揮中心的角色,設(shè)計(jì)出能夠在井下運(yùn)行的耐高溫控制系統(tǒng)是開發(fā)隨鉆錄井儀的關(guān)鍵技術(shù)。論文以課題組與某公司合作項(xiàng)目為背景,對(duì)油氣勘探開發(fā)中隨鉆錄井儀控制系統(tǒng)的功能和性能開展深入研究與設(shè)計(jì)。在功能設(shè)計(jì)方面,首先通過對(duì)井下工作流程分析,確定了控制系統(tǒng)的功能需求;然后以此為基礎(chǔ),對(duì)各個(gè)功能進(jìn)行了模塊劃分,后續(xù)的硬件電路和軟件程序都按照上面的功能劃分進(jìn)行設(shè)計(jì)。針對(duì)功能劃分的詳細(xì)設(shè)計(jì)上,論文采用模塊化設(shè)計(jì)。依據(jù)各個(gè)功能之間的聯(lián)系度和相對(duì)獨(dú)立性,將控制系統(tǒng)劃分為單片機(jī)控制模塊、信號(hào)采集與處理模塊(包括A/D轉(zhuǎn)換電路)、無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、電源變換模塊和電磁閥驅(qū)動(dòng)模塊。針對(duì)控制系統(tǒng)的軟硬件實(shí)現(xiàn)方面,選用Microchip公司的PIC18F4680-E型號(hào)單片機(jī),基于MPLAB集成開發(fā)環(huán)境,完成了主程序和子程序設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)了NCV33035電機(jī)控制芯片和IR2103電橋驅(qū)動(dòng)芯片搭配的無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路,選用PGA900可編程邏輯控制器和OPA2333低功耗CMOS運(yùn)算放大器分別作為壓力信號(hào)和位移信號(hào)的采集芯片。按照井下控制系統(tǒng)的工作流程,實(shí)現(xiàn)了主程序以及各個(gè)子程序。在耐高溫性能設(shè)計(jì)方面,通過對(duì)控制系統(tǒng)的散熱過程進(jìn)行理論分析并考量工程實(shí)際,對(duì)于功耗大,發(fā)熱明顯的模塊,采用熱電制冷器+散熱器的散熱方案,先通過熱電制冷器主動(dòng)將芯片發(fā)出的熱量從冷端轉(zhuǎn)移到熱端,然后再通過散熱器將熱端的熱量以對(duì)流換熱的方式傳遞到環(huán)境中。結(jié)合理論研究和仿真結(jié)果進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,整個(gè)控制系統(tǒng)可以在120℃環(huán)境下長時(shí)間工作,結(jié)果表明論文所設(shè)計(jì)的井下控制系統(tǒng)是可行的,能夠滿足功能和性能的設(shè)計(jì)要求。
【圖文】：

即小規(guī)模（SSI）、中規(guī)模（MSI）、大規(guī)及巨大規(guī)模（ULSI），現(xiàn)又將進(jìn)入 GLSI 時(shí)代。 18 個(gè)月翻一番，增長速度非�？靃27]。集成電路的應(yīng)用環(huán)境也越來越多變，比如現(xiàn)在生表，工業(yè)中的機(jī)械手、智能機(jī)器人、無人汽車等體積很小，對(duì)集成電路的尺寸提出了很高的要求人汽車對(duì)集成電路的可靠性要求更高，稍有一點(diǎn)主的人身安全[28]。C 集成度的不斷提高，，另一方面是人們對(duì)電子產(chǎn)品。電子產(chǎn)品正朝著功率需求上升化、設(shè)備小型化帶來的是電子設(shè)備內(nèi)部電子元件整體功耗及發(fā)熱度上升。根據(jù)美國空軍航空電子整體研究項(xiàng)目的性的諸多因素中，如溫度、振動(dòng)、濕度、粉塵等， 1.4 所示。

杭州電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文制系統(tǒng)的安裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)空間非常有限，對(duì)控制系統(tǒng)的尺寸大小要求很高，尤其對(duì)控制寸要求更高（針對(duì)直徑為 8 英寸的鉆鋌，控制系統(tǒng)安裝結(jié)構(gòu)徑mm）。系統(tǒng)的電路板安裝在機(jī)械結(jié)構(gòu)－－安裝座中，安裝座同時(shí)具有統(tǒng)電路板以及散熱功能。考慮多種因素，本項(xiàng)目將控制系統(tǒng)的并排布在三塊相同大小的電路板上，因此安裝座的設(shè)計(jì)方案采工三個(gè)對(duì)稱的平面，并在每個(gè)平面的四個(gè)角設(shè)計(jì)螺紋孔，用來座的三視圖、軸測(cè)圖以及三維圖如下所示。
【學(xué)位授予單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TE927

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2590821