数据无损压缩传输方法在阵列声波测井仪中的应用

发布时间：2021-10-01 05:27

　　正交多极子阵列声波测井仪SL6678遥测上传的数据量极其庞大,但其电缆传输速率还不到100 kb/s。对阵列声波数据在井下采集后进行无损压缩传输,是增加传输带宽的主流解决方案。目前针对声波测井数据的无损压缩方法主要有字典压缩（LZW）及其改进算法、无损DCT,预测编码以及流行的音频无损编码方法,但这些方法压缩率较低,或算法复杂程度高。通过研究采样点高低字节值在波列上的分布规律,提出了一种高位字节进行部分匹配预测编码（PPM）和低位字节预处理后再进行PPM编码相结合的无损压缩方法,并在SL6678上实现了硬件设计和嵌入式软件开发。通过与其他编码方式的实验比较,所提方法的数据压缩率达到约51%,远优于大部分的压缩算法,且较低的算法复杂度易于编程实现。实际测试表明,声波数据的传输速率提高到约200 kb/s。所提方法提高了SL6678井下仪的数据采集质量和传输速率,使其更好地服务于油田的勘探开发工作。 

【文章来源】：电子测量技术. 2020,43(13)

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

SL6678井下信号处理电路结构

地面系统向SL6678井下仪发送数据采集指令,FPGA通过同步串口接收后,将指令送入DSP进行译码,并设置仪器相应的工作状态。同时FPGA向仪器的发射换能器发送点火脉冲,在仪器软件设定的数据采集延迟时间后,仪器接收探头连接的前置模拟电路送入模拟信号,进行信号调理。这一工作是由模拟信号调理电路完成的,其目的是使模拟信号满足模数转换器的工作条件。FPGA采用时序控制方法,协调8路A/D转换器的采集操作。FPGA将A/D转换后采集的数字信号,通过FIFO进行缓存,并通知DSP进行首波到时提取,波形叠加,自动增益控制,数字滤波等数字处理工作[16]。同时,通过软硬件的协同工作,在FPGA和DSP的硬件架构上,由软件编程实现8个并行计算结构,完成对8路声波数据的无损压缩编码,如图2所示。在编码的同时,DSP处理器可以并行化完成首波到时提取等其他主要用于现场采集控制的信号处理任务,并且由于本文的压缩方法中高位和低位字节数据是分开处理的,完全可以实现并行化,大大节省了处理时间。最后,压缩后的声波数据和解压参数在FPGA的缓存器中进行汇聚,由FPGA的采集数据上传通道,以测井电缆为传输介质,上传给地面系统。3 实验结果与分析

【参考文献】：
期刊论文
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[9]数字声波测井的数据采集与处理电路设计[J]. 李苏,李辉,李春楠,刘西恩.  电子测试. 2011(12)
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硕士论文
[1]井下实时成像检测技术及系统[D]. 芮正雄.中北大学 2018
[2]正交偶极子声波测井仪器DSP数据压缩算法的研究与实现[D]. 贾鹏宇.中国石油大学（北京） 2017
[3]声波测井数据压缩算法的嵌入式开发与实现[D]. 曹芳彤.西安科技大学 2015



本文编号：3417245