阵列侧向测井仪发射电路的关键技术研究

发布时间：2017-08-30 14:25

  本文关键词：阵列侧向测井仪发射电路的关键技术研究

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【摘要】：随着油气勘探开发目标逐渐向复杂储层油气藏转移,油气勘探难度的不断提高。由于测井越来越精确化地层评价分析要求,双测向技术难以满足精细油气勘探的新需求。在双侧向技术的基础上发展起来的阵列侧向测井方法具有多探测深度,在薄层评价和地层侵入特性、油水识别、储量估算等方面具有无可比拟的优势,是薄层和深侵入地层识别的先进测井仪器。目前国内虽有企业成功研制出阵列侧向测井仪样机,但研究具有自主知识产权的阵列侧向测井仪仍具有重大的研究意义及经济价值。本课题以阵列侧向测井仪样机研制为背景,主要对仪器的发射系统关键技术进行研究和设计。由于测井仪器工作在高温恶劣的工作环境下,以及低功耗设计要求,测井仪器发射控制电路舍弃了基于SRAM工艺的FPGA而选择基于Flash的FPGA。本文将介绍测井仪器中基于Flash的FPGA的远程在系统编程方案。方案设计了以TMS320F28335 DSP为核心控制器件的硬件电路平台,开发了以JTAG原理实现A3P400的在系统编程的程序代码。另外,针对被测地层电阻率变化很大,接收信号的动态范围很大且信号十分微弱,为降低接收电路对动态范围的要求,设计了信噪比高的4路正弦信号。设计分别采用了两种不同原理,一种是基于DSP PWM的多路正弦信号发生器,另一种是以FPGA和低通滤波器为主的硬件平台,以及cordic和Delta-Sigma调制原理的verilog软件实现多路正弦信号源。通过频谱测试无杂散动态范围达到了要求。本文所做研究工作的测量结果为阵列测井仪器的研制和生产打下了坚实的基础。
【关键词】：阵列侧向测井 远程在系统编程 多通道正弦信号发生器
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P631.83
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-14
• 1.1 课题研究背景及意义10
• 1.2 国内外研究现状及面临的问题10-12
• 1.3 课题的研究内容12
• 1.4 本论文的结构安排12-14
• 第二章 阵列测井的基本原理与发射电路关键方案设计14-21
• 2.1 阵列侧向测井基本原理14-16
• 2.2 发射电路关键技术实现功能与技术指标要求16-18
• 2.2.1 电路的功能要求与具体技术指标要求16-17
• 2.2.2 核心器件的选择17-18
• 2.3 发射电路关键技术方案设计18-20
• 2.3.1 远程在系统编程方案设计18-19
• 2.3.2 多通道信号源设计19-20
• 2.3.2.1 基于PWM合成正弦信号的电路方案19
• 2.3.2.2 基于FPGA的合成正弦信号的电路方案19-20
• 2.4 本章小结20-21
• 第三章 FPGA远程在系统编程21-31
• 3.1 在系统编程硬件电路的具体实现21-25
• 3.1.1 A3P400 +TMS320F28335最小系统21-23
• 3.1.2 DSP与FPGA和外部RAM的接.设计23-25
• 3.2 在系统编程软件实现25-30
• 3.2.1 JTAG概述25-26
• 3.2.2 DirectC简介和移植26-28
• 3.2.3 配置文件格式及其格式转换28
• 3.2.4 DSP配置数据的下载实现28-30
• 3.3 本章小结30-31
• 第四章 多通道正弦信号源设计与实现31-56
• 4.1 基于DSP PWM的多通道正弦信号源设计与实现31-36
• 4.1.1 应用PWM实现DAC原理31-33
• 4.1.2 HRPWM及其初始化33-34
• 4.1.3 PWM的多通道正弦信号源软件实现34-35
• 4.1.4 模拟低通滤波器35-36
• 4.2 基于FPGA的CORDIC与DELTA- SIGMA多通道正弦信号源36-47
• 4.2.1 CORDIC原理与实现37-39
• 4.2.2 过零点幅度调节39-40
• 4.2.3 Delta Sigma原理与调制器设计实现40-47
• 4.2.3.1 Delta Sigma基本理论40-41
• 4.2.3.2 Delta Sigma调制器设计41-44
• 4.2.3.3 Delta Sigma调制器FPGA实现44-46
• 4.2.3.4 模拟低通滤波器设计46-47
• 4.3 阵列侧向信号处理算法改进及信号源自动幅度调节47-55
• 4.3.1 阵列侧向信号处理算法存在的问题47-48
• 4.3.2 阵列侧向信号处理算法改进实现48-53
• 4.3.2.1 F28335 DMA概述和配置48-51
• 4.3.2.2 FFT算法及其实现51-53
• 4.3.3 信号源自动幅度调节53-55
• 4.4 本章小结55-56
• 第五章 电路调试结果与分析56-61
• 5.1 电路硬件测试56
• 5.2 在系统编程测试56-58
• 5.3 信号源测试58-59
• 5.4 FFT调试与测试结果59-60
• 5.5 本章小结60-61
• 第六章 结束语61-63
• 6.1 本文工作工作总结61
• 6.2 下一步工作展望61-63
• 致谢63-64
• 参考文献64-67
• 攻读硕士学位期间取得的成果67-68

【参考文献】

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1 徐琪;段哲民;;泰勒级数的DDS设计与FPGA实现[J];计算机工程与应用;2014年05期

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本文编号：759815