核磁共振测井仪软硬脉冲时序设计与应用
发布时间：2021-07-23 01:01
为改善核磁共振测井仪泥质束缚水测量效果,基于软硬脉冲原理,建立软硬脉冲型调幅信号模型,设计一种软硬脉冲时序。基于Microsemi Libero SoC v11.8软件开发平台,采用Verilog语言实现仪器软硬脉冲型调幅数据模块和载波数据模块;借助软件开发平台上的Modelsim仿真模块进行功能仿真。软硬脉冲时序设计程序,功能仿真满足核磁共振测井仪工作要求。经测井对比分析,软硬脉冲时序测量的泥质束缚水孔隙度重复性优于硬脉冲型时序。软硬脉冲时序能够有效改善泥质束缚水孔隙度测量效果。
【文章来源】：测井技术. 2020,44(02)
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
软硬脉冲时序实际测井效果图
软硬脉冲时序设计框图如图2所示,主要采用DSP+FPGA的框架,DSP完成相关测井命令参数存储和计算,FPGA根据DSP下发命令参数进行相关运算与处理,生成软硬脉冲调幅信号数据和载波信号数据。设计采用2片数模转换器DA1和DA2,在逻辑控制时序严格控制下,根据FPGA产生的调幅数据和载波数据转换生产模拟的调幅信号和载波信号,调幅信号和载波信号通过乘法器相乘即可产生最终的脉冲调制信号。在Microsemi Libero SoC v11.8软件开发平台上采用Verilog语言,根据DSP下发的测井命令相关参数,基于状态机原理进行程序设计,实现仪器高压发射控制信号(XGATE)、高压泄放控制信号(DUMP_18)和回波信号接收控制信号(RCV1_OUT)逻辑控制关系,再专门设计软硬脉冲型调幅数据模块和载波数据模块[10-11];软硬脉冲时序程序设计完成后,借助软件开发平台上的Modelsim仿真模块进行功能仿真,设时钟信号CLK为45 MHz,结果见图3。整个软硬脉冲调制信号实现过程都在时钟信号CLK控制下进行,当高压发射控制信号(XGATE)为高电平、高压泄放控制信号(DUMP_18)为低电平、回波信号接收控制信号(RCV1_OUT)为低电平时,经数据写控制信号(AM_WR_BUF_IN)控制数据总线上数据信号(NCO_AM_DATA),输出调幅数据和载波数据,启动数模转换器产生调幅信号和载波信号,满足软硬脉冲型时序设计功能要求。
在Microsemi Libero SoC v11.8软件开发平台上采用Verilog语言,根据DSP下发的测井命令相关参数,基于状态机原理进行程序设计,实现仪器高压发射控制信号(XGATE)、高压泄放控制信号(DUMP_18)和回波信号接收控制信号(RCV1_OUT)逻辑控制关系,再专门设计软硬脉冲型调幅数据模块和载波数据模块[10-11];软硬脉冲时序程序设计完成后,借助软件开发平台上的Modelsim仿真模块进行功能仿真,设时钟信号CLK为45 MHz,结果见图3。整个软硬脉冲调制信号实现过程都在时钟信号CLK控制下进行,当高压发射控制信号(XGATE)为高电平、高压泄放控制信号(DUMP_18)为低电平、回波信号接收控制信号(RCV1_OUT)为低电平时,经数据写控制信号(AM_WR_BUF_IN)控制数据总线上数据信号(NCO_AM_DATA),输出调幅数据和载波数据,启动数模转换器产生调幅信号和载波信号,满足软硬脉冲型时序设计功能要求。软硬脉冲控制时序程序功能仿真完成后,经综合、布局、布线,生成下载程序,再通过Actel烧写器烧写在主控板上,用示波器在核磁共振测井仪器上测试软硬脉冲控制时序信号。测试结果见图3,1通道表示高压发射控制信号(XGATE),幅值为0～5 V;2通道表示高压泄放控制信号(DUMP),幅值为-15～15 V;3通道表示核磁共振回波信号接收控制信号(RCV1_OUT),因仪器硬件电路工作需求,该实测点RCV1_OUT信号作取反处理,幅值为-15～15 V;4通道表示软硬脉冲时序最终产生的调制信号,幅值为0～2.8 V,该调制信号幅值反映仪器实际工作高压瞬时发射功率大小,调制信号幅值根据仪器实际工作需求不断变化。在一个高压发射脉冲发射过程中,实测调制信号前面部分信号从0 V逐渐上升至固定电平值2.8 V,中间部分信号电平值保持不变,为固定电平值2.8 V,最后部分信号从固定电平值2.8 V下降至0 V。调制信号变化和软硬脉冲时序控制调幅数据、载波数据变化一致,整体实测软硬脉冲时序波形逻辑控制关系与软件功能仿真结果吻合。
【参考文献】：
期刊论文
[1]核磁共振测井仪高压发射控制时序设计与应用[J]. 钟剑,李梦春,杨德龙,师光辉,黎晗,李斌. 测井技术. 2018(03)
[2]基于多匝环形线圈的核磁共振信号响应计算与试验研究[J]. 易晓峰,李鹏飞,林君,段清明,蒋川东,李同. 地球物理学报. 2013(07)
[3]优化重聚脉冲提高梯度场核磁共振信号强度[J]. 李新,肖立志,刘化冰,张宗富,郭葆鑫,于慧俊,宗芳荣. 物理学报. 2013(14)
[4]基于FPGA的核磁共振测井仪控制逻辑设计[J]. 于慧俊,肖立志,V.Anferov,S.Anferova,朱万里,刘化冰,郭葆鑫. 波谱学杂志. 2012(02)
本文编号：3298265
【文章来源】：测井技术. 2020,44(02)
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
软硬脉冲时序实际测井效果图
软硬脉冲时序设计框图如图2所示,主要采用DSP+FPGA的框架,DSP完成相关测井命令参数存储和计算,FPGA根据DSP下发命令参数进行相关运算与处理,生成软硬脉冲调幅信号数据和载波信号数据。设计采用2片数模转换器DA1和DA2,在逻辑控制时序严格控制下,根据FPGA产生的调幅数据和载波数据转换生产模拟的调幅信号和载波信号,调幅信号和载波信号通过乘法器相乘即可产生最终的脉冲调制信号。在Microsemi Libero SoC v11.8软件开发平台上采用Verilog语言,根据DSP下发的测井命令相关参数,基于状态机原理进行程序设计,实现仪器高压发射控制信号(XGATE)、高压泄放控制信号(DUMP_18)和回波信号接收控制信号(RCV1_OUT)逻辑控制关系,再专门设计软硬脉冲型调幅数据模块和载波数据模块[10-11];软硬脉冲时序程序设计完成后,借助软件开发平台上的Modelsim仿真模块进行功能仿真,设时钟信号CLK为45 MHz,结果见图3。整个软硬脉冲调制信号实现过程都在时钟信号CLK控制下进行,当高压发射控制信号(XGATE)为高电平、高压泄放控制信号(DUMP_18)为低电平、回波信号接收控制信号(RCV1_OUT)为低电平时,经数据写控制信号(AM_WR_BUF_IN)控制数据总线上数据信号(NCO_AM_DATA),输出调幅数据和载波数据,启动数模转换器产生调幅信号和载波信号,满足软硬脉冲型时序设计功能要求。
在Microsemi Libero SoC v11.8软件开发平台上采用Verilog语言,根据DSP下发的测井命令相关参数,基于状态机原理进行程序设计,实现仪器高压发射控制信号(XGATE)、高压泄放控制信号(DUMP_18)和回波信号接收控制信号(RCV1_OUT)逻辑控制关系,再专门设计软硬脉冲型调幅数据模块和载波数据模块[10-11];软硬脉冲时序程序设计完成后,借助软件开发平台上的Modelsim仿真模块进行功能仿真,设时钟信号CLK为45 MHz,结果见图3。整个软硬脉冲调制信号实现过程都在时钟信号CLK控制下进行,当高压发射控制信号(XGATE)为高电平、高压泄放控制信号(DUMP_18)为低电平、回波信号接收控制信号(RCV1_OUT)为低电平时,经数据写控制信号(AM_WR_BUF_IN)控制数据总线上数据信号(NCO_AM_DATA),输出调幅数据和载波数据,启动数模转换器产生调幅信号和载波信号,满足软硬脉冲型时序设计功能要求。软硬脉冲控制时序程序功能仿真完成后,经综合、布局、布线,生成下载程序,再通过Actel烧写器烧写在主控板上,用示波器在核磁共振测井仪器上测试软硬脉冲控制时序信号。测试结果见图3,1通道表示高压发射控制信号(XGATE),幅值为0～5 V;2通道表示高压泄放控制信号(DUMP),幅值为-15～15 V;3通道表示核磁共振回波信号接收控制信号(RCV1_OUT),因仪器硬件电路工作需求,该实测点RCV1_OUT信号作取反处理,幅值为-15～15 V;4通道表示软硬脉冲时序最终产生的调制信号,幅值为0～2.8 V,该调制信号幅值反映仪器实际工作高压瞬时发射功率大小,调制信号幅值根据仪器实际工作需求不断变化。在一个高压发射脉冲发射过程中,实测调制信号前面部分信号从0 V逐渐上升至固定电平值2.8 V,中间部分信号电平值保持不变,为固定电平值2.8 V,最后部分信号从固定电平值2.8 V下降至0 V。调制信号变化和软硬脉冲时序控制调幅数据、载波数据变化一致,整体实测软硬脉冲时序波形逻辑控制关系与软件功能仿真结果吻合。
【参考文献】：
期刊论文
[1]核磁共振测井仪高压发射控制时序设计与应用[J]. 钟剑,李梦春,杨德龙,师光辉,黎晗,李斌. 测井技术. 2018(03)
[2]基于多匝环形线圈的核磁共振信号响应计算与试验研究[J]. 易晓峰,李鹏飞,林君,段清明,蒋川东,李同. 地球物理学报. 2013(07)
[3]优化重聚脉冲提高梯度场核磁共振信号强度[J]. 李新,肖立志,刘化冰,张宗富,郭葆鑫,于慧俊,宗芳荣. 物理学报. 2013(14)
[4]基于FPGA的核磁共振测井仪控制逻辑设计[J]. 于慧俊,肖立志,V.Anferov,S.Anferova,朱万里,刘化冰,郭葆鑫. 波谱学杂志. 2012(02)
本文编号：3298265
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/dqwllw/3298265.html
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