CN201429708Y - 一种用于感应测井仪的数据采集系统 - Google Patents

Abstract

一种用于感应测井仪的数据采集系统，包括信号采集单元，与信号采集单元的输出端相连的控制单元，与控制单元相连接的信号处理单元；信号采集单元包括：多道切换电路，与多道切换电路的输出相连接的信号调理电路，以及与信号调理电路相连接的A/D转换单元；A/D转换单元由双感应信号采集电路，数字聚焦信号采集电路以及辅助道信号采集电路组成。本实用新型解决井下仪器的时序控制不精确的技术问题，具有测量精度高等优点。

Description

一种用于感应测井仪的数据采集系统

技术领域

本实用新型涉及油田进行测井作业时所使用的测井仪器，具体涉及一种用于感应测井仪的数据采集系统。

背景技术

传统测井仪器以模拟电路为主的设计，由于分立元件较多，使延时无法预测和控制，从而导致井下仪器的时序控制不精确。

发明内容

本实用新型的目的在于解决背景技术中井下仪器的时序控制不精确的技术问题，从而提供一种用于感应测井仪的数据采集系统。

本实用新型的技术解决方案是：

一种用于高分辨感应测井仪的数据采集系统，包括信号采集单元，与信号采集单元的输出端相连的控制单元，与控制单元相连接的信号处理单元；

所述的信号采集单元包括：多道切换电路，与多道切换电路的输出相连接的信号调理电路，以及与信号调理电路相连接的A/D转换单元；

所述A/D转换单元由感应信号采集电路，聚焦信号采集电路以及辅助道信号采集电路组成。

上述A/D转换单元为AD974型A/D转换器和AD7665型A/D转换器

上述聚焦信号采集电路与辅助道信号采集电路各采用一片AD974型转换器；

上述感应信号采集电路采用二片AD7665型转换器。

上述FPGA采用XCS40XL型芯片。

上述信号处理模块采用浮点型TMS320VC33芯片。

本实用新型的优点在于：

本实用新型将DSP技术应用到井下电路中作为信号相敏检波、剔刺、归一化、视电阻率等的处理核心，提高了测量精度。

附图说明：

图1是本实用新型的电路框图；

图2是本实用新型A/D转换模块电路框图。

具体实施方式

工作原理如下：

如图1、图2所示，

一种用于高分辨感应测井仪的数据采集系统，包括A/D转换单元，接收A/D转换单元的FPGA系统和DSP系统，FPGA系统将接收到A/D转换单元中的双感应信号、数字聚焦信号以及辅助道信号经过放大器放大后，通过两片AD 974模数转换电路转换后，送到DSP作相应的相敏检波、归一化、计算视电导率等处理，最终实现数字式采集。

因为处理器DSP是3.3V供电，不能直接将AD974输出接到DSP，而先输入FPGA将+5V电压转化成3.3V后再输入到DSP对井下信号进行采集和处理。

其中双感应信号采集电路的控制(AD7665的控制)，主要是对双感应两路AD启动的控制以及生成后面所用的信号SYS1_IND。双感应部分为3.125us采一个点(由于双感应部分为20Khz的信号，每个周期采16个点)，并且两路AD要同时启动。为了保证启动点时间上的准确性，由FPGA启动AD转换。又由于双感应信号采集电路启动转换和片选是独立的，而AD7665的RD及片选CS信号有DSP发出，当DSP响应AD7665的中断后，给AD7665发片选CS信号，然后从并行口读取AD7665的转换结果，其中两路AD7665的读信号RD都与DSP相连，这样可保证两路AD7665的数据准确的传输给DSP。

A/D转换模块选用AD974作为A/D转换器，该转换模块为一个四通道16位串行数据采集模数转换器。AD974由单电源+5V供电，并且只需较少的外围电路。为了达到简化电路设计的目的，AD974内部还集成了模拟输入多路转换器、高速逐次逼近开关电容ADC、时钟电路和内部2.5V参考电压电路等(参考电压也可以由外部参考电路供应)，所以采用内部参考电压。并且可提供多种可设置的模拟输入范围，包括0V～4V、0V～5V和-10V～+10V。其输入范围是-10V～+10V。AD974具有高通过率、低功耗等特点。可提供200ksps的高通过率，而功耗最大却只有120mW，在掉电模式下，AD974的功耗仅为50uW(典型值)。

数字聚焦信号采集电路以及辅助道信号采集电路(AD974的控制)，主要是对AD974启动、读数及通道选择的控制。本部分对数字聚焦和辅助通道的采样是这样安排的：在30ms的采样间隔内，前面37个周期集中对数字聚焦部分进行采样；后面0.5个采样周期对辅助道的一道进行采样。数字聚焦部分采用6.25us采一个点，各个通道循环采样，采完四个通道后，停25us(由于数字聚焦部分为1.25Khz的信号，其周期为800us，每个周期采样16个点，因此50us采一个点，又由于有四路DFL，因此12.5us采一个通道的一个点。由于要求四路采样点之间的时间间隔尽量小，又由于DIL部分我们用的是3.125us的同步信号，再加上AD974的转换时间为4us，因此我们采用6.25us的同步信号启动AD974的转换)。下一个点重复上一个过程。辅助道部分跟数字聚焦部分的采样规律一样，即也为6.25us采一个点。它用AD974的0通道采样，每50ms采一个通道。至于采的是辅助道的哪个道由DSP根据辅助道的采样顺序进行判断。数字聚焦信号采集电路以及辅助道信号采集电路中每道信号分别用一片AD974，其转换启动信号R/C由FPGA控制，从而保证了采样的准确性。

可编程门阵列模块FPGA系统作为整个系统的控制核心，完成对A/D转换单元的启动、通道的选择、以及为了配合DSP的中断信号判断而给DSP系统数据端口发送数据。

为实现与A/D的数据连接，对DSP的硬件资源分配如下：外部中断INT0用于上电程序引导，INT1用于数据上传，INT2用于接收感应通道数据，串口用于数字聚焦信号采集电路以及辅助道信号采集电路的数据。由于使用的是16位A/D，而DSP是32位的，所以接收感应通道的数据用DSP的32根数据线的高16位，而低16位数据线用于DSP上传数据。并将XF0、XF1、DX0和TCLK0设置为通用I/O口，作为仪器的状态线输入，控制DSP作相应状态下的数据处理。将一个测井周期分为16个仪器状态，每个状态为50.4ms，其中前30ms用于采集数据，另外20.4ms用于数据处理。

DSP系统中为了提高系统的精度，选用浮点型TMS320VC33芯片作为井下数据采集和信号预处理的核心，它的特点是处理速度快，TMS320VC33-150系列的指令周期只有13ns，能够满足高速处理的要求。内部具有34K×32位字节的RAM，不必外扩数据存储器，可以用在对体积要求较高的系统中。可选择的引导方式。TMS320VC33具有4种引导方式，这使得硬件系统的设计极为灵活和方便。运行时程序可以由外部低速EPROM通过并口装入，也可以通过串口装入。连续运行的最大功耗只有200mW，电源电压为3.3V，内核供电电压为1.8V，适用于封闭和对功耗要求较高的系统。内置灵活的锁相环时钟产生电路，可以对20MHz以内的输入时钟进行不同的倍频处理，最大可进行5倍频。这种设计使得外加频率较低的晶振，就可以产生较高的工作频率。这样不但提高了芯片的运行速度，而且射频的影响很小，对系统的干扰较低，TMS320VC33内部没有ROM，掉电后，程序和数据信息都将遗失，因此需要外接存储器。该系统采用的29F010芯片，速度高达14.3MHz。

Claims (5)

1.一种用于感应测井仪的数据采集系统，包括信号采集单元，与信号采集单元的输出端相连的控制单元，与控制单元相连接的信号处理单元；

其特在于征：

所述的信号采集单元包括：多道切换电路，与多道切换电路的输出相连接的信号调理电路，以及与信号调理电路相连接的A/D转换单元；

所述A/D转换单元由双感应信号采集电路，数字聚焦信号采集电路以及辅助道信号采集电路组成。

2.根据权利要求1所述的用于感应测井仪的数据采集系统，其特征在于：

所述A/D转换单元为AD7665型A/D转换器和AD974型A/D转换器。

3.根据权利要求1或2所述的用于感应测井仪的数据采集系统，其特征在于：

所述聚焦信号采集电路与辅助道信号采集电路各采用一片AD974型转换器；

所述感应信号采集电路采用二片AD7665型A/D转换器。

4.根据权利要求3所述的用于感应测井仪的数据采集系统，其特征在于：

所述FPGA采用XCS40XL型芯片。

5.根据权利要求4所述的用于感应测井仪的数据采集系统，其特征在于：

所述信号处理模块采用浮点型TMS320VC33芯片。

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