超声波随钻井径检测仪的数据采集与传输

2013-05-02 13:30:13来源: 电子技术
0 引言
   
在油、气开发过程中,测井是必不可少的。在开发初期,有勘探测井,在开发中后期,则有生产测井。传统的电缆测井存在着种种难以解决的问题,如在某些大斜度井或特殊地质环境(膨胀粘土或高压地层)钻井时,电缆测井就无法进行。除此之外,电缆测井是在钻井完成之后,用电缆将仪器放入井中进行测量,钻井过程中带出的钻碎的岩屑和钻井液会侵入地层,这样测量的数据与真实的数据有一定的差别。因此,随钻测井技术就应运而生,而无论是在电缆测井还是随钻测井中,数据采集和传输都是必不可少的。
    本文所涉及的超声波随钻测井径的基本原理是:沿着油井的径向向井壁垂直发射超声波,当发出的超声波遇到井壁时发生反射,反射的回波被换能器接收。这样,根据超声换能器发出超声波到反射回波被换能器接收所经历的时间t和已知的超声波在泥浆中的速度v就可以计算井径的长度。本文运用AD对回波进行采集,运用FPGA对AD转换后的数据进行缓存和传输,FPGA为AD提供片选信号和转换时钟,转换之后的数字量再给FPGA进行串转并、FIFO存储、串口发送。在本文中,FPGA采用的是Actel公司的APA075,开发平台采用的是Liber08.5。

1 系统的总体设计
   
本系统的总体设计思想是:FPGA为AD提供片选及时钟等控制信号,AD将数字化后的数据送给FPGA,并在FPGA中进行串并转换、缓存等一系列数据处理后,再通过MAX232完成TTL电平到RS-232电平的转换,然后在PC机上运用串口调试小助手显示数据。通过分析串口调试小助手上显示的数据来判断是否正确,从而验证系统设计的合理性。其系统框图如图1所示。

a.JPG



2 FPGA主要功能模块的设计
   
在本系统中,FPGA的功能模块主要包括AD控制模块、FIFO设计模块和串口数据发送模块三部分。FPGA系统与外围电路的信息交换主要由AD_out、clk、SCLK、CS、TXD等信号线完成。其中,AD_out负责将AD转换后的数字信号送入FPGA;CS和SCLK是FPGA为AD提供的片选信号和时钟信号,用来控制AD的转换;TXD是FPGA输出数据的通道:clk是FPGA的时钟信号。系统时钟采用50 MHz,其FPGA功能模块电路框图如图2所示。

b.JPG

[1] [2]

关键字:井径检测  数据采集  串口发送

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2013/0502/article_7238.html
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