基于FPGA的泥浆电参数测量系统设计

2016-09-26 08:46:53来源: eccn
引言

我国地缘辽阔,拥有丰富的自然资源。其中,石油是我国工业的血液,是支撑我国经济快速发展重要能源,关系到国家能源安全、社会稳定[1]。然而在石油开采过程中充满着各种挑战,为了实时掌握钻头部位地层图像信息以及考察泥浆对钻井的影响,通常需要测量地层电参数[2],并且将这些电参数传输回地面控制台,从而实时掌握分析地层分布信息。

基于FPGA" target="_blank">FPGA的泥浆电参数测量系统是为了满足上述工业需求而设计的。为了获取精确的泥浆电参数,将其注入特定的环行容器内,以泥浆作为该容器的电介质,然后测量该环形容器在特定激励频率下的复阻抗值来推导泥浆的电参数。

1测量方法及原理
1.1测量方法
泥浆电参数测量采用间接测量方法,即通过测量盛有待测泥浆的特制环形容器的复阻抗来反推泥浆的电参数。复阻抗Zx的测量是将一个已知电压激励Vin加载在被测阻抗上,然后测量流过被测阻抗的电流Iz,从而计算出被测阻抗Zx=Vin/Iz。测量原理如图1所示,①端输出为V3=-Iz·Rs,由此可以推出Iz=-V3/Rs,其中Rs为采样电阻。

 

图2 环形电容等效模型示意图

那么环形电容的等效阻抗为:

 

其中:

 

参数r1和r2分别代表的是环形电容内外半径,h表示环形容器的高度。将式(1)简化,可以求出Zeq的实部和虚部,如下所示:

 

将式(2)代入式(3)后,进一步推导可以得到介质的电阻率ρ和介电常数ε为:

 

从以上推导可以得知,测量泥浆的电参数可以通过测量环形容器的等效阻抗间接获取。

2系统构成
基于FPGA的泥浆电参数测量系统由FPGA核心控制器模块、幅度/相位检测模块、直接数字频率合成器模块(简称DDS)、监测模块、滤波网络以及两部分信号调理模块组成。由FPGA控制DDS模块产生两路相同的正弦激励信号CH0和CH1,其中CH0经过信号调理电路1后送给幅度相位检测电路的参考通道1,CH1经过功放后加载在被测阻抗上,然后经过IV转换电路将流经被测阻抗的电流转换为电压,该电压信号再经过模拟带通滤波网络后传输给幅度/相位检测电路的2通道。

关键字:FPGA  泥浆电参数  测量系统

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/article_2016092617412.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。
论坛活动 E手掌握
微信扫一扫加关注
论坛活动 E手掌握
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读
推荐阅读
全部
FPGA
泥浆电参数
测量系统

小广播

独家专题更多

TTI携TE传感器样片与你相见,一起传感未来
TTI携TE传感器样片与你相见,一起传感未来
TTI携TE传感器样片与你相见,一起传感未来
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
馆内包含了 纵览FRAM、独立FRAM存储器专区、FRAM内置LSI专区三大部分内容。 
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
 
电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2016 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved