本文關(guān)鍵詞：三維聲波測(cè)井儀近探頭采集模塊設(shè)計(jì)

  更多相關(guān)文章： 微弱信號(hào) 低噪聲高精度采集 噪聲分析 數(shù)據(jù)高速串行傳輸 控制邏輯

【摘要】：三維聲波測(cè)井儀近探頭采集模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)是十二五重大專項(xiàng)“三維聲波測(cè)井儀技術(shù)研究”子課題。為了增強(qiáng)我國(guó)在聲波測(cè)井技術(shù)上的技術(shù)積累,減少引進(jìn)相關(guān)技術(shù)、設(shè)備的費(fèi)用,自主研發(fā)三維聲波采集系統(tǒng)非常重要。但是實(shí)際情況中,測(cè)井儀器工作環(huán)境惡劣,經(jīng)過(guò)地層反射能夠反應(yīng)地層信息的聲波信號(hào)微弱;為了保證測(cè)井準(zhǔn)確性,多通道采集和多種混合采集模式造成采集數(shù)據(jù)量巨大,存儲(chǔ)和上傳時(shí)間長(zhǎng),最終導(dǎo)致測(cè)井時(shí)間變長(zhǎng);對(duì)地面系統(tǒng)下發(fā)的命令穩(wěn)定的解析并實(shí)現(xiàn)難度大。為了解決上述問(wèn)題,本文在前人的技術(shù)基礎(chǔ)上,主要闡述了三維聲波測(cè)井儀近探頭采集模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。其中重點(diǎn)包括微弱信號(hào)檢測(cè)技術(shù)、高速串行數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、高溫下PCB設(shè)計(jì)技術(shù)、井下通信協(xié)議與控制邏輯的實(shí)現(xiàn)。微弱信號(hào)檢測(cè)技術(shù)主要包括低噪聲信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì)和高精度采集電路設(shè)計(jì)。低噪聲信號(hào)調(diào)理電路保證有效聲波信號(hào)被接收,高精度采集則保證信號(hào)被精確模數(shù)轉(zhuǎn)換。不僅如此,本文著重對(duì)采集模塊的各個(gè)子模塊及整個(gè)模塊進(jìn)行噪聲分析和計(jì)算,通過(guò)相關(guān)技術(shù)設(shè)計(jì)達(dá)到降低噪聲的目的。高速串行傳輸技術(shù)重點(diǎn)研究了高速接口技術(shù)和過(guò)采樣數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù),實(shí)現(xiàn)了基于LVDS的高速串行傳輸。高溫下PCB設(shè)計(jì)技術(shù)重點(diǎn)提高某些芯片的局部散熱,使整個(gè)采集板穩(wěn)定工作在高溫環(huán)境下。控制邏輯的實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)闡述了自定義的井下通信協(xié)議,實(shí)現(xiàn)了解析采集命令和控制整個(gè)采集系統(tǒng)的邏輯。經(jīng)過(guò)以上主要技術(shù)的研究和實(shí)現(xiàn),本文設(shè)計(jì)了一個(gè)能夠在高溫環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間正常工作、能夠?qū)ξ⑷趼暡ㄐ盘?hào)調(diào)理和變換、正確穩(wěn)定地解析采集命令并控制整個(gè)采集系統(tǒng)的近探頭采集模塊。通過(guò)實(shí)驗(yàn)室中的高溫單板、系統(tǒng)聯(lián)調(diào)、水槽實(shí)驗(yàn)以及現(xiàn)場(chǎng)下井實(shí)驗(yàn),所設(shè)計(jì)的近探頭采集模塊達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)。
【關(guān)鍵詞】：微弱信號(hào) 低噪聲高精度采集 噪聲分析 數(shù)據(jù)高速串行傳輸 控制邏輯
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：P631.83;TP274.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 引言10-14
• 1.1 課題研究背景及意義10-11
• 1.2 聲波測(cè)井及課題相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀11-12
• 1.3 本文的主要工作及結(jié)構(gòu)安排12-14
• 第二章 三維聲波測(cè)井儀近探頭采集模塊需求分析與總體設(shè)計(jì)14-24
• 2.1 三維聲波測(cè)井原理分析14-19
• 2.1.1 三維聲波測(cè)井儀總體結(jié)構(gòu)14-16
• 2.1.2 三維聲波測(cè)井儀工作原理16-18
• 2.1.3 聲波測(cè)井系統(tǒng)工作過(guò)程18-19
• 2.2 三維聲波近探頭采集電路總體方案設(shè)計(jì)及關(guān)鍵技術(shù)分析19-23
• 2.2.1 三維聲波近探頭采集電路原理介紹19-20
• 2.2.2 三維聲波近探頭采集電路關(guān)鍵技術(shù)分析20-23
• 2.3 本章小結(jié)23-24
• 第三章 三維聲波近探頭采集模塊電路設(shè)計(jì)24-57
• 3.1 近探頭微弱信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì)24-45
• 3.1.1 電路的固有噪聲源和噪聲特性25-26
• 3.1.2 電路中運(yùn)算放大器的噪聲26-29
• 3.1.3 聲波換能器接收電路設(shè)計(jì)及噪聲分析29-34
• 3.1.4 多級(jí)程控放大電路及自動(dòng)控制增益設(shè)計(jì)34-38
• 3.1.5 ADC驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)與噪聲分析38-42
• 3.1.6 信號(hào)調(diào)理電路整體噪聲計(jì)算及仿真42-43
• 3.1.7 降低調(diào)理電路噪聲分析與措施43-45
• 3.2 以ADS1278為核心的高精度信號(hào)采集電路設(shè)計(jì)45-50
• 3.2.1 Σ-Δ型ADC原理介紹45-46
• 3.2.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)46-49
• 3.2.3 可變采樣周期可變采樣點(diǎn)數(shù)采集方式設(shè)計(jì)49-50
• 3.3 三維聲波數(shù)據(jù)高速串行傳輸接口硬件電路設(shè)計(jì)50-55
• 3.3.1 高速接口技術(shù)50-51
• 3.3.2 數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐負(fù)浣Y(jié)構(gòu)51-53
• 3.3.3 三維聲波高速數(shù)據(jù)傳輸模塊硬件電路設(shè)計(jì)53-55
• 3.4 PCB局部散熱技術(shù)分析55-56
• 3.5 本章小結(jié)56-57
• 第四章 三維聲波近探頭采集模塊數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)57-70
• 4.1 基于FPGA的高速串行數(shù)據(jù)傳輸邏輯設(shè)計(jì)57-65
• 4.1.1 數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐侥Ｐ?/span>58-59
• 4.1.2 基于過(guò)采樣的自同步數(shù)據(jù)恢復(fù)邏輯設(shè)計(jì)59-60
• 4.1.3 初步的數(shù)據(jù)恢復(fù)60-62
• 4.1.3.1 初步數(shù)據(jù)恢復(fù)的工作原理及判決規(guī)則60-61
• 4.1.3.2 數(shù)據(jù)的丟失或復(fù)用61-62
• 4.1.4 初步恢復(fù)數(shù)據(jù)的修正62-63
• 4.1.5 8B10B編碼的邏輯實(shí)現(xiàn)63-65
• 4.2 基于FPGA的近探頭采集模塊控制邏輯設(shè)計(jì)65-69
• 4.2.1 近探頭采集模塊與控制板通信協(xié)議設(shè)計(jì)65-67
• 4.2.2 近探頭采集模塊控制邏輯設(shè)計(jì)67-69
• 4.3 本章小結(jié)69-70
• 第五章 測(cè)試與實(shí)驗(yàn)70-78
• 5.1 近探頭采集模塊采集板噪聲測(cè)試及分析70-71
• 5.2 傳輸及通道一致性測(cè)試71-74
• 5.3 近探頭采集模塊高溫實(shí)驗(yàn)74-75
• 5.4 三維聲波測(cè)井儀實(shí)驗(yàn)室水槽以及現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)實(shí)驗(yàn)75-77
• 5.5 本章小結(jié)77-78
• 第六章 結(jié)束語(yǔ)78-79
• 致謝79-80
• 參考文獻(xiàn)80-82
• 攻碩期間取得的研究成果82-83

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：757622