【摘 要】
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随着近十几年石油工业的发展,多数油气田都进入开发中后期,整装油气藏的开发逐渐减少,薄互层、断块、低渗等复杂油气藏成为油气田勘探开发的主要方向。目前定向测井技术可以实现地层界面、地层方位特征以及各向异性地层走向的预测和判断。电磁波电阻率测井是定向测井的关键技术,成为诸多学者的研究目标。本文针对某电磁波电阻率测井仪器的研制需求,设计了一款具有电磁波信号产生、信号采集、检测处理、通信控制等功能,兼有方位
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随着近十几年石油工业的发展,多数油气田都进入开发中后期,整装油气藏的开发逐渐减少,薄互层、断块、低渗等复杂油气藏成为油气田勘探开发的主要方向。目前定向测井技术可以实现地层界面、地层方位特征以及各向异性地层走向的预测和判断。电磁波电阻率测井是定向测井的关键技术,成为诸多学者的研究目标。本文针对某电磁波电阻率测井仪器的研制需求,设计了一款具有电磁波信号产生、信号采集、检测处理、通信控制等功能,兼有方位测量,实时时钟（RTC）、存储读取等辅助功能的系统。该系统主要功能包括:可发射五种频率,支持八通道接收,能独立完成微弱信号处理,同时具备RS485、Qbus等远距离通信传输的功能。研制内容包括多频发射信号的产生、多路信号的采集、相敏检波算法设计、主控电路设计、系统供电和接口设计等,以及对系统的功耗、散热、电磁兼容、小型化等进行评估和优化,并最终实现系统样机制作。全文从理论分析与方案设计、硬件实现、软件实现、系统测试几个部分进行阐述。按照指标分析、器件选型、原理图设计、器件布局、PCB图绘制、投板焊接、程序编写、性能测试的设计思路对硬件、软件和系统进行设计制作。针对发射信号和本振同步问题,提出基于FPGA和DAC设计的DDS方案,发射信号和本振同时由FPGA产生;针对多通道同时采集处理问题,提出FPGA配合多路ADC对接收信号进行采集的方案;针对微弱信号检测问题,提出基于FPGA和DSCs的数字相敏检波的方案;利用双口RAM配合XINTF接口的设计方案,实现FPGA和主控DSCs之间的高速数据交换;利用RS485和Qbus通信,实现系统与上位机或其它主控板之间的长距离、稳定数据传输;电源稳压芯片采用分布式布局的方案,实现电源热平衡设计;利用国产J30J军工级插头,实现输入输出之间的互联。经理论研究、指标分析、整体方案设计、硬件设计、软件设计、系统实现及性能测试,最终实现电磁波电阻率测井收发系统样机制作。系统发射频率:4KHz、10KHz、40KHz、100KHz、400KHz;接收通道数:8路;同时数据处理:6路;工作电压:±5V,电流小于500m A;最小可检测信号:10u V;整体尺寸:39mm*301mm*10mm。
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