自人類進(jìn)入工業(yè)社會,石油在社會發(fā)展上起到了無可替代的作用,成為了工業(yè)社會的“血液”。石油普遍深藏在地層中,需要使用各種技術(shù)手段來探測、挖掘。提高石油探測的準(zhǔn)確度、開采效率,研制高水平的測井儀器,對于勘探新油田、提高石油開采量乃至保障國家發(fā)展都有重要的意義。在石油測井領(lǐng)域中,井周成像測井是一個重要的分支。井周成像測井能夠以直觀的井壁圖像來反應(yīng)石油井的狀況,可以清晰明了地看到井壁上裂隙與孔洞的發(fā)育情況,是評價石油井的重要手段。井周成像測井領(lǐng)域中主要使用的測井方法有超聲成像法與微電阻率掃描法,其中超聲成像法具有分辨率高、成像直觀、攜帶信息多等優(yōu)點。本文主要論述井周超聲成像儀主控系統(tǒng)的硬件電路及軟件程序設(shè)計。首先總結(jié)井周成像領(lǐng)域近年來國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀與研究態(tài)勢,從井周超聲成像儀的儀器結(jié)構(gòu)上進(jìn)行分析,闡明儀器的工作原理。其次,從儀器的功能需求出發(fā),闡述井周超聲成像儀主控系統(tǒng)的總體設(shè)計方案,分析儀器的工作流程。然后分別從儀器主控系統(tǒng)的硬件設(shè)計與軟件設(shè)計兩個方面來描述具體的設(shè)計方案,闡明各個模塊的工作原理以及功能。從井周超聲成像儀主控系統(tǒng)的功能需求出發(fā),硬件設(shè)計以PIC單片機加FPGA為主處理核心。... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

測井點分布曲線圖

DQ3RESET#/DNUDNUDNUDNUS#DQ1DQ0VSSW#/DQ2FCS_BFLASH FPGAD03D01D00D02DNGD 圖 3-3 Flash 芯片電路連接圖 如圖 3-3 所示，CCLK 為 FPGA 的程序加載時鐘輸出引腳，F(xiàn)CS_B 為片選引腳，用于使能 Flash 芯片。本方案使用的 FPGA 加載程序模式為主 SPI Flash 串行模式，即 FPGA 在上電后主動從外部的 SPI Flash 芯片中加載 bit 流文件，從而配置內(nèi)部邏輯。FPGA 上電后相關(guān)信號電平變化如圖 3-4 所示。

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文20主控系統(tǒng)與地面系統(tǒng)通信編碼采用Manchester編碼，Manchester編碼是一種雙極性編碼，相對于NRZ碼（不歸零碼），Manchester編碼的特點是其利用信號傳輸時的電平變化來代表邏輯0與1，信號電平從低電平變成高電平時，則代表邏輯0，信號電平從高電平變成低電平時，則代表邏輯1[21]。相同的數(shù)據(jù)，分別使用Manchester編碼與NRZ碼編碼所對應(yīng)的具體波形如圖3-5所示。圖3-5NRZ碼與Manchester碼波形對比圖NRZ碼與Manchester碼分別有各自的優(yōu)勢，適用于不同的場合，優(yōu)缺點如下：NRZ碼的優(yōu)點在于解析簡單，借助對應(yīng)的同步時鐘信號，接收方根據(jù)相應(yīng)數(shù)據(jù)協(xié)議能夠輕松解析出所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。NRZ碼的另一個優(yōu)點是其波特率與比特率是1:1的，在信號調(diào)制速率有限的情況下，使用NRZ碼的編碼效率更高，傳輸速率更快。NRZ碼的缺點是當(dāng)信號傳輸電平長時間為高時，會出現(xiàn)電荷積累現(xiàn)象，而且也需要發(fā)送接收雙方的時鐘保持同步，否則就會接收方解碼錯誤的現(xiàn)象。井下環(huán)境復(fù)雜惡劣，地面系統(tǒng)與井下測井電路之間的通信距離可達(dá)上千米，這種NRZ通信編碼顯然不適用[22]。Manchester碼的優(yōu)點在于不需要額外的同步時鐘，在固定的碼率下，本身使用信號的跳變沿進(jìn)行同步，在遠(yuǎn)距離傳輸場合比較穩(wěn)定，適合井下測井電路與地面通信系統(tǒng)使用。其缺點在于波特率和比特流2:1，編碼效率為50%[23]。調(diào)制速率相同情況下，數(shù)據(jù)傳輸速率僅為NRZ碼的一半。為了降低主控系統(tǒng)的功耗，主控系統(tǒng)不使用傳統(tǒng)的硬件Manchester編解碼芯片HD6408與HD6409，而使用主控系統(tǒng)自帶的FPGA芯片，利用VerilogHDL硬件描述語言實現(xiàn)曼碼編解碼功能。為了實現(xiàn)遠(yuǎn)距離穩(wěn)定傳輸并隔離終端故障，主控系統(tǒng)在通信電路前端添加了信號處理電路，主控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)發(fā)送前端添加了上行調(diào)理電路?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]大規(guī)模模擬電路故障診斷方法研究[J]. 段文群,何統(tǒng)洲,石義杰.  電子測試. 2020(05)
[2]數(shù)字電子電路的調(diào)試方法[J]. 謝蘭清,王彩霞.  河北農(nóng)機. 2019(12)
[3]高速NRZ碼同步時鐘提取設(shè)計及FPGA實現(xiàn)[J]. 徐澤琨,黃明,汪弈舟,李國誠,黃炎.  工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新. 2019(05)
[4]油基泥漿下超聲成像測井儀裂縫識別效果探析[J]. 雷均.  中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量. 2019(20)
[5]基于STA/LTA巖石破裂微震信號實時識別算法及工程應(yīng)用[J]. 陳炳瑞,吳昊,池秀文,劉輝,伍夢蝶,晏俊偉.  巖土力學(xué). 2019(09)
[6]基于PIC單片機的隨鉆聲波測井儀電源管理設(shè)計[J]. 秦貞宇,盧俊強,鞠曉東,門百永.  計算機測量與控制. 2019(08)
[7]一種FPGA智能加載和遠(yuǎn)程更新的實現(xiàn)方法[J]. 賈鋼.  無線電通信技術(shù). 2017(03)
[8]Microchip推出基于云服務(wù)的免費開發(fā)平臺[J].   單片機與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用. 2016(04)
[9]井周聲波成像測井技術(shù)在塔河油田的應(yīng)用[J]. 崔光,羅榮.  石油儀器. 2013(04)
[10]成像測井技術(shù)研究現(xiàn)狀及應(yīng)用[J]. 吳鵬程,陳一健,楊琳,戢俊文.  天然氣勘探與開發(fā). 2007(02)

碩士論文
[1]多震相初至自動檢測識別方法技術(shù)[D]. 王彩霞.長安大學(xué) 2014
[2]基于PIC單片機的車載油耗計量系統(tǒng)的研究[D]. 馬楊楊.天津大學(xué) 2008
[3]聲波測井儀器測試系統(tǒng)的實現(xiàn)[D]. 黃理琴.電子科技大學(xué) 2008
[4]套管檢測技術(shù)在中原油田的應(yīng)用[D]. 劉銳熙.中國石油大學(xué) 2007



本文編號：3255032