三分量感应测井仪的通讯与控制系统设计

论文摘要

三分量感应测井仪是针对当前石油测井中遇到的新问题——如何精确测量各向异性地层设计研发的,其中设计结构核心基础是基于三维立体结构的线圈系结构。在研发三分量感应测井仪器中,通讯与控制系统是井下仪器与地面系统数据转发的平台,其核心部分是下传命令和上传测井数据,负责接收井下仪器通过电缆发送的测井数据,并发送到上位机软件中。调试在系统开发中要耗费大量的时间和精力,所以开发出针对系统各部分状态的上位机软件,在这个软件中可以看到系统各部分电路的技术指标和运行状态、发送线圈的发送状态、接收线圈的接收数据以及整个系统的运行状态。本文的开始就介绍三分量感应测井仪器这个课题的研究背景以及相关技术的国内外研究现状,阐述了项目系统研究的重要意义。其次分析了三分量感应测井的基本原理,提出电路和软件的具体设计指标。第二部分针对通信与控制电路设计指标,利用当今迅猛发展的电子设计自动化技术和集成电路,设计一种基于FPGA和DSP结构的通讯与控制系统,并根据测井环境,减小功耗的目的和电路的体积的目的去选择合适的元器件。利用DSP的外部扩展接口来与FPGA进行通信,并使用SCI与上位机通信。最后简单介绍的上位机的软件的开发环境,随后详细叙述了软件设计需求,并据此设计软件系统架构,根据实际地面系统通信要求设计与通讯与控制电路的的用户层通信协议。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 国内外研究动态及发展历史
• 1.2 课题研究内容及论文结构安排
• 第二章 三分量感应测井的基本理论和总体方案分析
• 2.1 感应测井的理论分析
• 2.1.1 感应测井的原理
• 2.1.2 三分量感应测井理论
• 2.2 总体结构与技术指标分析
• 2.2.1 三分量感应测井仪器的整体结构
• 2.2.2 通讯与控制电路单元的设计指标分析
• 2.2.3 上位机软件的技术指标分析
• 第三章 通讯与控制电路系统设计
• 3.1 总体设计方案概述
• 3.1.1 通信编码设计方案
• 3.1.2 电路的整体结构
• 3.1.3 主要器件选型
• 3.2 硬件电路设计
• 3.2.1 FPGA 硬件电路
• 3.2.2 DSP 配置电路
• 3.2.3 电源稳压电路
• 3.2.4 电缆传输驱动电路
• 3.3 FPGA 逻辑设计
• 3.3.1 FPGA 的软件开发流程
• 3.3.2 曼彻斯特码专业芯片时序控制
• 3.3.3 使用FPGA 实现曼彻斯特编解码
• 3.3.4 仿真结果和资源占用情况
• 3.4 DSP 软件设计
• 3.4.1 DSP 软件流程设计
• 3.4.2 初始化系统
• 3.4.3 外部接口软件设计
• 3.5 本章小结
• 第四章 三分量感应测井的模拟地面系统设计
• 4.1 开发环境
• 4.2 通信协议设计
• 4.2.1 下传命令协议
• 4.2.2 上传数据通信协议
• 4.3 软件主体设计
• 4.3.1 软件结构设计
• 4.3.2 软件界面实现
• 4.3.3 软件主要功能函数
• 4.4 本章总结
• 第五章 系统联调和结果分析
• 5.1 电路调试
• 5.1.1 硬件电路调试
• 5.1.2 FPGA 与DSP 软件调试
• 5.2 系统联调
• 5.3 本章小结
• 第六章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间取得的研究成果