CN104536056B - 小口径伽马能谱测井装置及数据采集传输和自稳方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种小口径伽马能谱测井装置及数据采集传输和自稳方法，为实现连续γ能谱测井的目的，提出一种小口径γ能谱测井仪，具有：BGO闪烁晶体探测器、Ba自稳源、光电倍增管、第一放大器、极零相消电路、第二放大器、基线恢复电路、高压模块、自稳电路、采样保持电路、阈值比较电路、A/D转换电路、地址锁存器、第一微处理器、双端口RAM、第二微处理器、时基电路，提高了数据吞吐率；两微处理器之间设计有同步机制，保证能谱数据帧的完整性。数据帧本身好似一个FIFO，最先被微处理器1写进去的能谱数据帧则最先被微处理器2取走。微处理器1承担高速γ脉冲采集，微处理器2实现数据读取、并道处理以及自动稳谱等功能，并实时将谱数据通过异步串行口发送到地面系统。
Description
技术领域
本发明涉及测井领域，尤其涉及高精度测量放射性矿物含量的小口径伽马能谱测井装置。
背景技术
自然伽马能谱测井是在钻孔内对岩石自然伽马放射线进行能谱测量与分析，分别测定地层内铀、钍、钾含量来研究井剖面地层性质的测井方法。目前，国内伽马能谱测井仪在石油工业的应用主要是通过自然伽马能谱测井所测量的U、Th、K含量来识别岩性、研究沉积环境、生油层，寻找储集层，确定粘土含量等目的，特点是含量测量范围小、测井仪直径大(一般大于90mm)。铀矿勘查中由于钻孔内放射性物质含量高，伽马射线强，目前这些测井仪不适宜用于铀矿勘查的测量要求。国外Mount Sopris、RG、Geovista等公司生产的自然伽马能谱测井仪直径大多在50mm-60mm之间，多采用BGO、NaI和BaLr3闪烁晶体探测器。我国一些热液型铀矿床属于铀、钍混合型矿床，对于此类矿床需要采用伽马能谱测井方法分别测定矿石的铀、钍含量，才能准确计算铀的储量，而且钻孔裸眼直径大都为60mm，因此需要开发小口径伽马能谱测井仪。
由于测井仪口径小，晶体尺寸小，导致晶体探测到的伽马射线少。为了提高测井效率，提出了实时连续测量的需求，对探测器探测效率、为减小死时间目的对信号高速采集、传输及自稳等提出了更高要求。伽马能谱测井仪自动稳谱精度决定了核素含量的解算精度。伽马能谱测井不同于车载伽马谱仪、航空伽马谱仪，后者在自动稳谱方面主要针对温度引起的谱漂移问题，采用天然40K的1.460MeV光电峰和208Tl的2.614MeV光电峰等作为基准进行稳谱，优点是没有自稳源引起的本底。而钻孔中进行伽马能谱测井，晶体探测器更接近围岩矿体，放射性强度变化剧烈，要求自动稳谱反应迅速，对于薄矿层尤其如此。
发明内容
本发明的目的是设计小口径伽马能谱测井装置及数据采集、传输和自稳方法，用于测量矿床中放射性物质的含量。本发明要解决的另一个技术问题是减小仪器的死时间和快速自稳。
技术方案
本发明的小口径伽马能谱测井装置的原理方框图如图1所示，具有：BGO闪烁晶体探测器、133Ba自稳源、光电倍增管、第一放大器、极零相消电路、第二放大器、基线恢复电路、高压模块、自稳电路、采样保持电路、阈值比较电路、A/D转换电路、地址锁存器、第一微处理器、双端口RAM、第二微处理器、时基电路、温度探测单元。
BGO闪烁晶体探测器探测周围矿体产生的天然伽马射线和133Ba自稳源放出的伽马射线，产生的信号经过光电倍增管放大，传输到第一放大器放大后，传输到极零相消电路后，再经第二放大器放大，到达基线恢复电路。经过基线恢复后，信号分两路，分别到达采样保持电路和阈值比较电路。阈值比较电路将输入信号与设定的阈值进行比较，若信号大于阈值，则阈值比较电路产生选通脉冲，触发采样保持电路采集信号并整形。采样整形信号传输到A/D转换器，将模拟信号转换为数字信号，根据信号幅度通过地址锁存器映射到存储器相应的地址存储单元。采样保持电路、阈值比较电路、A/D转换电路、地址锁存电路等构成一个硬件闭环系统。
采用双端口RAM存储器和双CPU，分工协同完成高速伽马脉冲采集、数据读取以及自动稳谱等功能，并实时将谱数据发送到地面系统。
具体地，第一微处理器负责高速采集伽马脉冲，包含自稳峰脉冲。其工作流程如图2所示。
第一步，开机，初始化；
第二步，延时，使第二微处理器清空双端口RAM的谱数据存储区和设定谱采集时间；
第三步，判断A/D转换器是否有伽马脉冲转换完成中断输入？若无，则反复第三步；若有，则进行第四步；
第四步，读取A/D转换器的数据；
第五步，根据读取的A/D转换结果将其映射到双端口RAM的相应谱道存储区进行累加1；
第六步，判断谱采集时间是否结束？若否，则返回到第三步；若是，则进行第七步；
第七步，切换能谱数据帧后，返回到第三步。
第二微处理器负责读取并传输双端口RAM存储器中的谱数据及实现实时自稳控制。第二微处理器的工作流程如图3所示。
第一步，开机，初始化；
第二步，清空双端口RAM谱数据存储区；
第三步，设定谱采集时间；
第四步，依据温度探测单元读数设定光电倍增管PMT的高压初值；
第五步，判断谱采集时间是否结束？若否，反复第五步；若是，进行第六步；
第六步，读取并传输谱数据，清空相应数据帧存储区；累计自稳峰数据；
第七步，判断自稳周期是否结束？若否，则返回第五步，若是，则进行第八步；
第八步，计算自稳峰漂移；
第九步，判断自稳蜂漂移是否超过设定值？若是，则进行第十步；若否，则进行第十一步；
第十步，调整光电倍增管PMT的高压HV输出；
第十一步，清空自稳谱数据区，并返回步骤五。
开机后，在时基电路协同下，第一微处理器和第二微处理器分别按照图2和3所示流程操作。具体为，第一微处理器和第二微处理器分别进行第一步，初始化。然后第一微处理器进行第二步，延时，等待第二微处理器完成第二步至第四步，即，第二步清空双端口RAM的谱数据存储区，第三部设定谱采集时间，第四步依据温度探测单元读数设定光电倍增管PMT的高压初值。然后，第一微处理器从第三步开始采集伽马脉冲数据。具体为在一个谱采集时间内，A/D转换器有伽马中断输入时，第一微处理器读取A/D转换器的数据，并根据读取的A/D转换器数据映射到双端口RAM相应谱道存储区，进行累加1操作。在第六步，判断谱采集时间结束时，第一微处理器切换下一帧继续进行伽马脉冲信号采集。
第二微处理器在完成如3所示流程中的第一至第四步之后，等待第一微处理器完成第一帧谱采集。即，在第五步，判断谱采集时间结束时，也就是第一微处理器完成第一帧谱采集时，第二微处理器进行第六步，即读取第一帧谱采集数据并传输谱数据，同时清空数据第一帧谱数据存储区。在第一微处理器完成第二帧谱数据采集时，第二微处理器反复上述数据读取操作。这样第一微处理器完成高速伽马脉冲数据采集，写入双端口RAM中，第二微处理器完成把第一微处理器最先存入双端口RAM中的谱数据帧首先读出并传输出去，实现高速伽马信号采集和传输并行处理，提高了数据采集和传输的速率。
第一和第二微处理器还协同完成自稳控制。具体为，第一微处理器采集的谱数据中包含自稳峰谱数据。第二微处理器在一个自稳周期内，把读出的谱数据中的自稳峰谱数据累计。在自稳周期结束时，计算自稳峰谱漂移，并判断自稳峰漂移是否超过设定值。若自稳峰漂移超过设定值，则传输到自稳电路，自稳电路根据自稳峰漂移参数控制光电倍增管PMT的高压模块的输出电压，产生相应的高压信号，实现自稳目的。若自稳蜂漂移未超过设定值，则清空自稳峰谱数据，并重复进行自稳操作步骤。这样，第一和第二微处理器协同完成自稳控制。
根据本发明的小口径伽马能谱测井装置，其中阀值比较电路中设定的阀值为30-150Kev，较好为30-100Kev，最好为30Kev。
根据本发明的小口径伽马能谱测井装置，帧谱采集时间为250ms-5s，较好为500-1000ms，最好为800ms。
根据本发明的小口径伽马能谱测井装置，自稳周期为2-8s，较好为3-5s，最好为4s。
根据本发明的小口径伽马能谱测井装置，自稳谱漂设定值为0.5-10％，最好为1％。
根据本发明的小口径伽马能谱测井装置，BGO晶体探测器外设置有Pb-Sn组合屏。
根据本发明的小口径伽马能谱测井装置数据采集和传输方法，使用双微处理器和双口RAM。第一微处理器按照如图2所示流程完成伽马谱数据帧采集并存储在双端口RAM中，第二微处理器按照如图3所示流程读取并传输伽马谱帧数据。
根据本发明的小口径伽马能谱测井装置数据采集和传输方法，帧谱采集时间为250ms-5s，较好为500-1000ms，最好为800ms。
根据本发明的小口径伽马能谱测井装置自稳方法，使用双微处理器和双端口RAM。第一微处理器按照如图2所示流程完成自稳峰谱数据帧采集并存储在双端口RAM中，第二微处理器按照如图3所示流程，在一个自稳周期内读取并累计谱数据中的自稳峰谱数据。在自稳周期结束时，计算自稳峰谱漂移，并判断自稳峰漂移是否超过设定值。若自稳峰漂移超过设定值，则传输到自稳电路，自稳电路根据自稳峰漂移参数控制光电倍增管PMT的高压模块输出电压，产生相应的高压信号，实现自稳目的。若自稳峰漂移未超过设定值，则清空自稳峰谱数据，并重复进行自稳操作步骤。这样，第一和第二微处理器协同完成自稳控制。
根据本发明的小口径伽马能谱测井装置自稳方法，帧谱采集时间为250ms-5s，较好为500-1000ms，最好为800ms。
根据本发明的小口径伽马能谱测井装置数据自稳方法，自稳周期为2-8s，较好为3-5s，最好为4s。
根据本发明的小口径伽马能谱测井装置自稳方法，自稳谱漂设定值为0.5-10％，最好为1％。
根据本发明的小口径伽马能谱测井装置自稳方法，在BGO晶体探测器外设置有Pb-Sn组合屏。
技术效果
由于采用双微处理器和双端口RAM，二者协同分工完成高速伽马脉冲数据采集、读取和传输及电路自稳控制，使根据本发明的小口径伽马能谱测井装置数据采集、传输及自稳效率高，提高了系统的实时性和可靠性。
附图说明
图1为本发明小口径伽马能谱测井装置的原理方框图；
图2为本发明的小口径伽马能谱测井装置中第一微处理器的工作流程图；
图3为本发明的小口径伽马能谱测井装置中第二微处理器的工作流程图；
附图4为自稳参考源133Ba的356keV能峰的各能窗计数率的比例关系图；
附图5为本发明的自稳谱装置第一实施例的稳谱效果图；
附图5(a)为小口径伽马能谱测井装置无自稳时温度引起的谱漂；
附图5(b)为小口径伽马能谱测井装置具有本发明第一实施例的自稳装置时温度引起的谱漂；
附图6(a)示出未使用Pb-Sn组合屏时强低能γ射线对133Ba自稳能峰的干扰；附图6(b)示出使用Pb-Sn组合屏后强低能γ射线对133Ba自稳能峰的干扰。
实施例1
根据本发明的小口径伽马能谱测井装置处理电路原理图如图1所示，光电倍增管采用CR124，基线恢复电路由单封装双二极管BAW56及电阻R、电容C组成。温度探测单元由集成温度传感器、I2C总线和CPU(微处理器)组成；放大电路由AD8620放大器、RC积分电路及CR微分电路组成；A/D转换电路由MAX1306、数据读取和存储电路组成。第一微处理器按照如图2所示工作流程高速采集伽马脉冲，包含自稳峰脉冲。第二微处理器按照如图3所示工作流程完成存储在双端口RAM存储器中的谱数据的读取、传输及实时自稳控制。
自稳电路由基准源X60008、数字电位器X9119、驱动与缓冲放大器LM358组成。高压模块由+12V电压源、倍压电路、稳压电路组成。高压模块单元将直流低压+12V电源通过倍压方式提升至一千伏左右的稳定性高和纹波小的高压、小电流直流电源，提供给光电倍增管CR124。温度探测单元置于能谱测井装置内部靠近光电倍增管端侧，用于感测环境温度，产生温度信号，第二微处理器根据温度信号调节高压模块的输出电压，用于驱动光电倍增管，对由温度引起的谱漂移进行自稳，使小口径伽马能谱测井装置较快地进入自稳状态。第一微处理器在一帧数据采集时间内，采集伽马脉冲谱数据，包含自稳谱峰数据。第二微处理器读取每帧自稳峰数据，并在一个自稳周期内累计，然后判断一个自稳周期内累计自稳峰谱漂是否超过设定值，在超过设定值时控制自稳电路，调整高压模块输出电压，对自稳参考源本底、钻孔中接近晶体探测器的围岩矿体照射、高压波动以及伽马脉冲计数率等引起的谱漂移进行精确自稳。
为了对自稳参考源本底、钻孔中接近晶体探测器的围岩矿体照射、高压波动以及伽马脉冲计数率等引起的谱漂移进行精确自稳，自稳参考源133Ba用于自动稳谱的自稳峰，能窗及宽度的选择是影响自稳精度和效率的重要因素。133Ba自稳参考源有较高的分之比，其γ射线能量主要集中在356keV能峰，其它较弱的有302keV、79keV等，因此选择356keV能峰作为自稳峰。为了选择能窗及宽度，通过实验测试，选择自稳参考源133Ba自稳能窗及宽度如表1。
表1 133Ba 356keV能峰的能窗选择
结合自稳参考源133Ba峰形的特点，356keV能峰的各能窗计数率比例关系如图4所示。为了使第二微处理器计算自稳谱漂移，定义Ncor＝[N1-N4]/3，这里选取常数3的依据是，D＝[N4高+N4低]/2、C＝[N3高+N3低]/2、B＝[N2高+N2低]/2、A＝[N1高+N1低]/2，脚标代表相应能窗的高能谱道址和低能谱道址，图4中未标出。根据几何关系AD/BC＝2.86，为计算方便近似为3，这里关系N2-Ncor≌N3应成立。定义自稳谱漂移参数CFF′＝[(N2-Ncor)-N3]/[(N2-Ncor)+N3]，Ncor＝[N1-N4]/3。
因此，在本实施例中，第一微处理器在一帧数据采集时间内采集的伽马脉冲谱数据，包含133Ba的356keV能峰的上述各能窗数据。第二微处理器读取上述自稳峰各能窗的每帧累计数据，并在一个自稳周期4s内累计，然后在自稳周期结束时，计算自稳峰谱漂参数CFF′＝[(N2-Ncor)-N3]/[(N2-Ncor)+N3]，Ncor＝[N1-N4]/3，并判断该参数是否超过设定值1％，在超过设定值时控制自稳电路，调整高压模块输出电压，对自稳参考源本底、钻孔中接近晶体探测器的围岩矿体照射、高压波动以及伽马脉冲计数率等引起的谱漂移进行精确自稳。
通过设定光电倍增管PMT不同高压值后观察CFF′指标的变化，如表2所示，在不同PMT高压条件下依据各自稳能窗计数分别按上式计算CFF′值，负值说明谱向高能谱区漂移，正值则说明谱已向低能谱区漂移，设置高压模块的初始参考高压HV＝1110V。说明第二自稳系数对谱漂是敏感的，可以作为自稳系数指标。
表2 验证第二自动自稳谱系数CFF′的有效性
通过实际测试，结果表明自稳控制精度有了大幅度的提高。试验用温控箱为广东东莞贝尔公司的BE-HL-150H3温湿度控制仪(温度-20℃～150℃，稳定度±0.5℃)，无自稳与具备自动稳谱功能的试验测试结果对比如附图5所示。
由图5a可知：无自稳时小口径γ能谱测井装置温度从0度升到60度，就133Ba的356keV能峰而言，道漂移25道，而208Tl的2614keV能峰漂移200道。随着温度升高，BGO晶体分辨率有所降低，能峰幅度减小；相对应地由图5b可知：自稳状态下在20℃～45℃温度范围内，谱漂校正效果有明显的改善，对208Tl的2614keV能峰的谱漂控制在±2道内(就512道而言)。
由于钻孔内晶体探测器更接近围岩矿体，探测到的射线强度变化剧烈，因此自动稳谱在硬件上采用高精度电压基准加高位数字电位器调整PMT高压输出，软件上采用适当的能窗实时自稳算法，实现了对稳谱精度的大幅度提高，同时扩大能谱测量线性范围。
当矿体的铀含量很高时，矿石的γ射线会严重干扰自动稳谱系统，使其无法正常工作。自稳装置在UF-1.0模型(1％铀含量)中所测的谱如图6中(a)所示，因模型的低能γ射线很强，133Ba峰快要被淹没了，自稳受到强烈的干扰。为此，采取了两项措施：一是增强133Ba源，二是在BGO晶体外加一个Pb-Sn组合屏以吸收低能散射γ射线。其结果，在U-1.0模型谱中如图6中(b)所示，133Ba峰高高地突起在U模型的低能γ射线谱之上，压低了外部射线对仪器自稳的干扰。
结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明不限于实施例，根据本发明主旨进行的各种变形和改进均落入本发明的保护范围之内。
Claims (54)
1.一种小口径伽马能谱测井装置，具有：BGO闪烁晶体探测器、133Ba自稳源、光电倍增管、第一放大器、极零相消电路、第二放大器、基线恢复电路、高压模块、自稳电路、采样保持电路、阈值比较电路、A/D转换电路、地址锁存器、第一微处理器、双端口RAM、第二微处理器、时基电路、温度探测单元；其特征在于：第一微处理器负责高速采集伽马脉冲，包含自稳峰脉冲，工作流程如下：
第一步，开机，初始化；
第二步，延时，使第二微处理器清空双端口RAM的谱数据存储区和设定谱采集时间；
第三步，判断A/D转换器是否有伽马脉冲转换完成中断输入？若无，则反复第三步；若有，则进行第四步；
第四步，读取A/D转换器的数据；
第五步，根据读取的A/D转换器数据将其映射到双端口RAM的相应道存储区进行累加1；
第六步，判断谱采集时间是否结束？若否，则返回到第三步；若是，则进行第七步；
第七步，切换能谱数据帧后，返回到第三步。
2.一种小口径伽马能谱测井装置，具有：BGO闪烁晶体探测器、133Ba自稳源、光电倍增管、第一放大器、极零相消电路、第二放大器、基线恢复电路、高压模块、自稳电路、采样保持电路、阈值比较电路、A/D转换电路、地址锁存器、第一微处理器、双端口RAM、第二微处理器、时基电路、温度探测单元；其特征在于：第二微处理器负责读取并传输双端口RAM存储器中的谱数据及实时自稳控制，工作流程如下：
第一步，开机，初始化；
第二步，清空双端口RAM谱数据存储区；
第三步，设定谱采集时间；
第四步，依据温度探测单元读数设定光电倍增管PMT的高压初值；
第五步，判断谱采集时间是否结束？若否，反复第五步；若是，进行第六步；
第六步，读取并传输谱数据，清空相应数据帧存储区；累计自稳峰数据；
第七步，判断自稳周期是否结束？若否，则返回第五步，若是，则进行第八步；
第八步，计算自稳峰漂移；
第九步，判断自稳蜂漂移是否超过设定值？若是，则进行第十步；若否，则进行第十一步；
第十步，调整光电倍增管PMT的高压HV输出；
第十一步，清空自稳谱数据区，并返回步骤五。
3.根据权利要求1或2所述的小口径伽马能谱测井装置，其特征在于：第一微处理器和第二微处理器在时基电路协同下操作。
4.根据权利要求3所述的小口径伽马能谱测井装置，其中第一微处理器和第二微处理器在时基电路协同下完成所述流程操作；开机后，第一微处理器和第二微处理器分别进行第一步，初始化；然后第一微处理器进行第二步，延时，等待第二微处理器完成第二步至第四步，即，第二步清空双端口RAM的谱数据存储区，第三部设定谱采集时间，第四步依据温度探测单元读数设定光电倍增管PMT的高压初值；然后，第一微处理器从第三步开始采集伽马脉冲数据；具体为在一个谱采集时间内，A/D转换器有伽马中断输入时，第一微处理器读取A/D转换器的数据，并根据读取的A/D转换器数据映射到双端口RAM的相应谱道存储区，进行累加1操作；在第六步，判断谱采集时间结束时，第一微处理器切换下一帧继续进行伽马脉冲信号采集；
第二微处理器在完成所述流程中的第一至第四步之后，等待第一微处理器完成第一帧谱采集；即，在第五步，判断谱采集时间结束时，也就是第一微处理器完成第一帧谱采集时，第二微处理器进行第六步，即读取第一帧谱采集数据并传输谱数据，同时清空数据第一帧谱数据存储区；在第一微处理器完成第二帧谱数据采集时，第二微处理器反复上述数据读取操作；这样第一微处理器完成高速伽马脉冲数据采集，写入双端口RAM中，第二微处理器完成把第一微处理器最先存入双端口RAM中的谱数据帧首先读出并传输出去，实现高速伽马信号采集和传输并行处理，提高了数据采集和传输的速率。
5.根据权利要求4所述的小口径伽马能谱测井装置，其中第一和第二微处理器还协同完成自稳控制；第一微处理器采集的谱数据中包含自稳峰谱数据；第二微处理器在一个自稳周期内，把读出的谱数据中的自稳峰谱数据累计；在自稳周期结束时，计算自稳峰谱漂移，并判断自稳峰漂移是否超过设定值；若自稳峰漂移超过设定值，则传输到自稳电路，自稳电路根据自稳峰漂移参数控制光电倍增管PMT的高压模块的输出电压，产生相应的高压信号，实现自稳目的；若自稳蜂漂移未超过设定值，则清空自稳峰谱数据，并重复进行自稳操作步骤；这样，第一和第二微处理器协同完成自稳控制。
6.根据权利要求5所述的小口径伽马能谱测井装置，其中帧谱采集时间为250ms-5s。
7.根据权利要求6所述的小口径伽马能谱测井装置，其中帧谱采集时间为500-1000ms。
8.根据权利要求7所述的小口径伽马能谱测井装置，其中帧谱采集时间为800ms。
9.根据权利要求5所述的小口径伽马能谱测井装置，其中自稳周期为2-8s。
10.根据权利要求6所述的小口径伽马能谱测井装置，其中自稳周期为3-5s。
11.根据权利要求7所述的小口径伽马能谱测井装置，其中自稳周期为4s。
12.根据权利要求5所述的小口径伽马能谱测井装置，其中自稳谱漂设定值为0.5-10％。
13.根据权利要求6所述的小口径伽马能谱测井装置，其中自稳谱漂设定值为1％。
14.根据权利要求1或2所述的小口径伽马能谱测井装置，其中阈值比较电路中设定的阈值为30-150Kev。
15.根据权利要求14所述的小口径伽马能谱测井装置，其中阈值比较电路中设定的阈值为30-100Kev。
16.根据权利要求15所述的小口径伽马能谱测井装置，其中阈值比较电路中设定的阈值为30Kev。
17.根据权利要求1或2所述的小口径伽马能谱测井装置，其中BGO晶体探测器外设置有Pb-Sn组合屏。
18.根据权利要求1或2所述的小口径伽马能谱测井装置，选择自稳参考源133Ba的356keV基准峰的如下能窗作为稳谱能窗，第一能窗N1，能谱范围为83～250keV，512道时相应道址为11-22；第二能窗N2，能谱范围为250～356keV，512道时相应道址为23-47；第三能窗N3，能谱范围为356～431keV，512道时相应道址为48-59；第四能窗N4，能谱范围为431～553keV，512道时相应道址为60-78，自稳谱漂移参数CFF′＝[(N2-Ncor)-N3]/[(N2-Ncor)+N3]，Ncor＝[N1-N4]/3，脚标代表相应能窗能谱范围的高能谱端点道址和低能谱端点道址。
19.一种小口径伽马能谱测井装置的数据采集和传输方法，所述小口径伽马能谱测井装置具有：BGO闪烁晶体探测器、133Ba自稳源、光电倍增管、第一放大器、极零相消电路、第二放大器、基线恢复电路、高压模块、自稳电路、采样保持电路、阈值比较电路、A/D转换电路、地址锁存器、第一微处理器、双端口RAM、第二微处理器、时基电路、温度探测单元；其特征在于：第一微处理器负责高速采集伽马脉冲，包含自稳峰脉冲，工作流程如下：
第一步，开机，初始化；
第二步，延时，使第二微处理器清空双端口RAM的谱数据存储区和设定谱采集时间；
第三步，判断A/D转换器是否有伽马脉冲转换完成中断输入？若无，则反复第三步；若有，则进行第四步；
第四步，读取A/D转换器的数据；
第五步，根据读取的A/D转换器的数据将其映射到双端口RAM的相应谱道存储区进行累加1；
第六步，判断谱采集时间是否结束？若否，则返回到第三步；若是，则进行第七步；
第七步，切换能谱数据帧后，返回到第三步。
20.一种小口径伽马能谱测井装置的数据采集和传输方法，所述小口径伽马能谱测井装置具有：BGO闪烁晶体探测器、133Ba自稳源、光电倍增管、第一放大器、极零相消电路、第二放大器、基线恢复电路、高压模块、自稳电路、采样保持电路、阈值比较电路、A/D转换电路、地址锁存器、第一微处理器、双端口RAM、第二微处理器、时基电路、温度探测单元；其特征在于：第二微处理器负责读取并传输双端口RAM存储器中的谱数据及实时自稳控制，工作流程如下：
第一步，开机，初始化；
第二步，清空双端口RAM谱数据存储区；
第三步，设定谱采集时间；
第四步，依据温度探测单元读数设定光电倍增管PMT的高压HV初值；
第五步，判断谱采集时间是否结束？若否，反复第五步；若是，进行第六步；
第六步，读取并传输谱数据，清空相应数据帧存储区；累计自稳峰数据；
第七步，判断自稳周期是否结束？若否，则返回第五步，若是，则进行第八步；
第八步，计算自稳峰漂移；
第九步，判断自稳蜂漂移是否超过设定值？若是，则进行第十步；若否，则进行第十一步；
第十步，调整光电倍增管PMT的高压HV输出；
第十一步，清空自稳谱数据区，并返回步骤五。
21.根据权利要求19或20所述的小口径伽马能谱测井装置的数据采集和传输方法，其特征在于：第一微处理器和第二微处理器在时基电路协同下操作。
22.根据权利要求20所述的小口径伽马能谱测井装置的数据采集和传输方法，其中第一微处理器和第二微处理器在时基电路协同下完成所述流程操作；开机后，第一微处理器和第二微处理器分别进行第一步，初始化；然后第一微处理器进行第二步，延时，等待第二微处理器完成第二步至第四步，即，第二步清空双端口RAM的谱数据存储区，第三部设定谱采集时间，第四步依据温度探测单元读数设定光电倍增管PMT的高压初值；然后，第一微处理器从第三步开始采集伽马脉冲数据；具体为在一个谱采集时间内，A/D转换器有伽马中断输入时，第一微处理器读取A/D转换器的数据，并根据读取的A/D转换器数据映射到双端口RAM的相应谱道存储区，进行累加1操作；在第六步，判断谱采集时间结束时，第一微处理器切换 下一帧继续进行伽马脉冲信号采集；
第二微处理器在完成所述流程中的第一至第四步之后，等待第一微处理器完成第一帧谱采集；即，在第五步，判断谱采集时间结束时，也就是第一微处理器完成第一帧谱采集时，第二微处理器进行第六步，即读取第一帧谱采集数据并传输谱数据，同时清空数据第一帧谱数据存储区；在第一微处理器完成第二帧谱数据采集时，第二微处理器反复上述数据读取操作；这样第一微处理器完成高速伽马脉冲数据采集，
写入双端口RAM中，第二微处理器完成把第一微处理器最先存入双端口RAM中的谱数据帧首先读出并传输出去，实现高速伽马信号采集和传输并行处理，提高了数据采集和传输的速率。
23.根据权利要求22所述的小口径伽马能谱测井装置的数据采集和传输方法，第一和第二微处理器还协同完成自稳控制；具体为，第一微处理器采集的谱数据中包含自稳峰谱数据；第二微处理器在一个自稳周期内，把读出的谱数据中的自稳峰谱数据累计；在自稳周期结束时，计算自稳峰谱漂移，并判断自稳峰漂移是否超过设定值；若自稳峰漂移超过设定值，则传输到自稳电路，自稳电路根据自稳峰漂移参数控制光电倍增管PMT的高压模块的输出电压，产生相应的高压信号，实现自稳目的；若自稳蜂漂移未超过设定值，则清空自稳峰谱数据，并重复进行自稳操作步骤；这样，第一和第二微处理器协同完成自稳控制。
24.根据权利要求23所述的小口径伽马能谱测井装置的数据采集和传输方法，其中帧谱采集时间为250ms-5s。
25.根据权利要求24所述的小口径伽马能谱测井装置的数据采集和传输方法，其中帧谱采集时间为500-1000ms。
26.根据权利要求25所述的小口径伽马能谱测井装置的数据采集和传输方法，其中帧谱采集时间为800ms。
27.根据权利要求23所述的小口径伽马能谱测井装置的数据采集和传输方法，其中自稳周期为2-8s。
28.根据权利要求24所述的小口径伽马能谱测井装置的数据采集和传输方法，其中自稳周期为3-5s。
29.根据权利要求25所述的小口径伽马能谱测井装置的数据采集和传输方法，其中自稳周期为4s。
30.根据权利要求23所述的小口径伽马能谱测井装置的数据采集和传输方法，其中自稳谱漂设定值为0.5-10％。
31.根据权利要求24所述的小口径伽马能谱测井装置的数据采集和传输方法，其中自稳谱漂设定值为1％。
32.根据权利要求23所述的小口径伽马能谱测井装置的数据采集和传输方法，其中阈值比较电路中设定的阈值为30-150Kev。
33.根据权利要求24所述的小口径伽马能谱测井装置的数据采集和传输方法，其中阈值比较电路中设定的阈值为30-100Kev。
34.根据权利要求25所述的小口径伽马能谱测井装置的数据采集和传输方法，其中阈值比较电路中设定的阈值为30Kev。
35.根据权利要求19或20所述的小口径伽马能谱测井装置的数据采集和传输方法，其中BGO晶体探测器外设置有Pb-Sn组合屏。
36.根据权利要求19或20所述的小口径伽马能谱测井装置的数据采集和传输方法，选择自稳参考源133Ba的356keV基准峰的如下能窗作为稳谱能窗，第一能窗N1，能谱范围为83～250keV，512道时相应道址为11-22；第二能窗N2，能谱范围为250～356keV，512道时相应道址为23-47；第三能窗N3，能谱范围为356～431keV，512道时相应道址为48-59；第四能窗N4，能谱范围为431～553keV，512道时相应道址为60-78，自稳谱漂移参数CFF′＝[(N2-Ncor)-N3]/[(N2-Ncor)+N3]，Ncor＝[N1-N4]/3，脚标代表相应能窗能谱范围的高能谱端点道址和低能谱端点道址。
37.一种小口径伽马能谱测井装置自稳方法，所述小口径伽马能谱测井装置具有：BGO闪烁晶体探测器、133Ba自稳源、光电倍增管、第一放大器、极零相消电路、第二放大器、基线恢复电路、高压模块、自稳电路、采样保持电路、阈值比较电路、A/D转换电路、地址锁存器、第一微处理器、双端口RAM、第二微处理器、时基电路、温度探测单元；其特征在于：第一微处理器负责高速采集伽马脉冲，包含自稳峰脉冲，工作流程如下：
第一步，开机，初始化；
第二步，延时，使第二微处理器清空双端口RAM的谱数据存储区和设定谱采集时间；
第三步，判断A/D转换器是否有伽马脉冲转换完成中断输入？若无，则反复第三步；若有，则进行第四步；
第四步，读取A/D转换器的数据；
第五步，根据读取的A/D转换器的数据将其映射到双端口RAM的相应谱道存储区进行累加1；
第六步，判断谱采集时间是否结束？若否，则返回到第三步；若是，则进行第七步；
第七步，切换能谱数据帧后，返回到第三步。
38.一种小口径伽马能谱测井装置自稳方法，所述小口径伽马能谱测井装置具有：BGO闪烁晶体探测器、Ba自稳源、光电倍增管、第一放大器、极零相消电路、第二放大器、基线恢复电路、高压模块、自稳电路、采样保持电路、阈值比较电路、A/D转换电路、地址锁存器、第一微处理器、双端口RAM、第二微处理器、时基电路、温度探测单元；其特征在于：第二微处理器负责读取并传输双端口RAM存储器中的谱数据及实时自稳控制，工作流程如下：
第一步，开机，初始化；
第二步，清空双端口RAM谱数据存储区；
第三步，设定谱采集时间；
第四步，依据温度探测单元读数设定光电倍增管PMT的高压初值；
第五步，判断谱采集时间是否结束？若否，反复第五步；若是，进行第六步；
第六步，读取并传输谱数据，清空相应数据帧存储区；累计自稳峰数据；
第七步，判断自稳周期是否结束？若否，则返回第五步，若是，则进行第八步；
第八步，计算自稳峰漂移；
第九步，判断自稳蜂漂移是否超过设定值？若是，则进行第十步；若否，则进行第十一步；
第十步，调整光电倍增管PMT的高压HV输出；
第十一步，清空自稳谱数据区，并返回步骤五。
39.根据权利要求37或38所述的小口径伽马能谱测井装置自稳方法，其特征在于：第一微处理器和第二微处理器在时基电路协同下操作。
40.根据权利要求38所述的小口径伽马能谱测井装置自稳方法，其特征在于：第一微处理器负责高速采集伽马脉冲，包含自稳峰脉冲，工作流程如下：
第一步，开机，初始化；
第二步，延时，使第二微处理器清空双端口RAM的谱数据存储区和设定谱采集时间；
第三步，判断A/D转换器是否有伽马脉冲转换完成中断输入？若无，则反复第三步；若有，则进行第四步；
第四步，读取A/D转换器的数据；
第五步，根据读取的A/D转换器的数据将其映射到双端口RAM的相应道存储区累加1；
第六步，判断谱采集时间是否结束？若否，则返回到第三步；若是，则进行第七步；
第七步，切换能谱数据帧后，返回到第三步。
41.根据权利要求40所述的小口径伽马能谱测井装置自稳方法，第一和第二微处理器还协同完成自稳控制；具体为，第一微处理器采集的谱数据中包含自稳峰谱数据；第二微处理器在一个自稳周期内，把读出的谱数据中的自稳峰谱数据累计；在自稳周期结束时，计算自稳峰谱漂移，并判断自稳峰漂移是否超过设定值；若自稳峰漂移超过设定值，则传输到自稳电路，自稳电路根据自稳峰漂移参数控制光电倍增管PMT的高压模块的输出电压，产生相应的高压信号，实现自稳目的；若自稳蜂漂移未超过设定值，则清空自稳峰谱数据，并重复进行自稳操作步骤；这样，第一和第二微处理器协同完成自稳控制。
42.根据权利要求37或38所述的小口径伽马能谱测井装置自稳方法，其中帧谱采集时间为250ms-5s。
43.根据权利要求42所述的小口径伽马能谱测井装置自稳方法，其中帧谱采集时间为500-1000ms。
44.根据权利要求43所述的小口径伽马能谱测井装置自稳方法，其中帧谱采集时间为800ms。
45.根据权利要求37或38所述的小口径伽马能谱测井装置自稳方法，其中自稳周期为2-8s。
46.根据权利要求45所述的小口径伽马能谱测井装置自稳方法，其中自稳周期为3-5s。
47.根据权利要求46所述的小口径伽马能谱测井装置自稳方法，其中自稳周期为4s。
48.根据权利要求37或38所述的小口径伽马能谱测井装置自稳方法，其中自稳谱漂设定值为0.5-10％。
49.根据权利要求48所述的小口径伽马能谱测井装置自稳方法，其中自稳谱漂设定值为1％。
50.根据权利要求37或38所述的小口径伽马能谱测井装置自稳方法，其中阈值比较电路中设定的阈值为30-150Kev。
51.根据权利要求50所述的小口径伽马能谱测井装置自稳方法，其中阈值比较电路中设定的阈值为30-100Kev。
52.根据权利要求51所述的小口径伽马能谱测井装置自稳方法，其中阈值比较电路中设定的阈值为30Kev。
53.根据权利要求37或38所述的小口径伽马能谱测井装置自稳方法，其中BGO晶体探测器外设置有Pb-Sn组合屏。
54.根据权利要求37或38所述的小口径伽马能谱测井装置自稳方法，选择自稳参考源133Ba的356keV基准峰的如下能窗作为稳谱能窗，第一能窗N1，能谱范围为83～250keV，512道时相应道址为11-22；第二能窗N2，能谱范围为250～356keV，512道时相应道址为23-47； 第三能窗N3，能谱范围为356～431keV，512道时相应道址为48-59；第四能窗N4，能谱范围为431～553keV，512道时相应道址为60-78，自稳谱漂移参数CFF′＝[(N2-Ncor)-N3]/[(N2-Ncor)+N3]，Ncor＝[N1-N4]/3，脚标代表相应能窗能谱范围的高能谱端点道址和低能谱端点道址。
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