【摘 要】
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随钻超声成像是随钻成像测井技术的一种,超声成像测井有自己独特的优势,超声成像测井测量的回波到时及回波幅度与井壁介质的几何形状及声阻抗密切相关,通过对这些信息的提取和处理可以清晰直观地对井眼周围环境进行成像,从而全面深入地了解井眼周围的概况。为了提高随钻超声成像测井的精度及分辨率,除了增加换能器的旋转速率和降低测井速度以外,数据采集系统的采集性能测试分析及采集性能的提升对于随钻超声成像测量结果分辨率
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随钻超声成像是随钻成像测井技术的一种,超声成像测井有自己独特的优势,超声成像测井测量的回波到时及回波幅度与井壁介质的几何形状及声阻抗密切相关,通过对这些信息的提取和处理可以清晰直观地对井眼周围环境进行成像,从而全面深入地了解井眼周围的概况。为了提高随钻超声成像测井的精度及分辨率,除了增加换能器的旋转速率和降低测井速度以外,数据采集系统的采集性能测试分析及采集性能的提升对于随钻超声成像测量结果分辨率的提高有着非常重要的意义。本文设计的数据采集系统包括了模拟信号预处理电路模块,ADC接口模块,供电模块,基于FPGA的数字滤波器模块,数据传输接口模块以及配套的上位机软件模块。系统硬件电路设计部分中,选择FPGA作为系统控制芯片,根据超声成像测井回波特点选择了两款高速高精度ADC,并对ADC进行测试及选型。设计了模拟信号预处理电路,ADC测试电路,FPGA电路,数据传输电路以及供电电路。数据采集系统的软件程序设计部分中,包括了FPGA逻辑功能程序设计和上位机应用程序设计两个方面。在FPGA逻辑功能程序设计中完成了控制ADC进行数据采集操作的采集控制器设计,完成了FPGA控制USB3.0芯片进行双向通信的程序设计,完成了基于FPGA的数字滤波器设计。上位机软件使用MFC架构进行设计,完成了采集命令下发,采集数据上传以及数据解码、数据存储、实时绘制数据波形,包括采集数据频谱分析等功能的设计。从系统的实际测试结果可以看出,设计的采集系统各模块都能够正常工作,数据采集系统的采样速率达到了4Msps,能够满足超声成像测井仪器数据采集的要求,软件设计中利用数字滤波器提升了采集系统的采集性能,从采集数据频谱分析来看数据采集板性能良好,数据采集系统的有效位数达到了11.20位,信噪比达到了74.24d B,能够满足随钻超声成像测井数据采集系统的实际要求。
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