CN208518660U - 一种测井成像系统用控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于测井成像配套设备技术领域，尤其涉及一种测井成像系统用控制电路。该种控制电路可在175℃温度下正常工作几十小时，极大的提高了测井成像系统的工作效率；另一方面，该控制电路具有较高的电路集成度，对缩短测井成像系统仪器的长度、减轻仪器整机重量提供帮助。测井成像系统用控制电路的线路板上安装有并行数据接口、数据采集模块以及控制模块；其中，并行数据接口中的任意一根数据线顺次连接有一个模拟开关、一个自控反相单元以及一个自控放大电路；多个自控放大电路的输出端与数据采集模块的输入端相连接；控制模块由微控制器、串行移位寄存器、驱动单元以及受驱动单元控制的继电器构成。

Description

一种测井成像系统用控制电路

技术领域

本实用新型属于测井成像配套设备技术领域，尤其涉及一种测井成像系统用控制电路。

背景技术

测井成像系统作为一种常用的测井仪器，其依据钻孔探测所得地质特征例如地层岩石成分、孔隙度、渗透率等数据，结合以井轴为垂直坐标、以井径为径向坐标、以方位角为方向坐标所形成的方位信息，最终计算得到井壁以及井周的成像物理参数特征。然而发明人在研究过程中发现，现有测井成像系统中设置的多种通讯接口以及电子器件其耐高温性能较为有限；而与之对应的是，井下环境复杂，尤其是在深井、水平井等特殊井施工过程中，其工况条件更加恶劣，对现有测井成像系统的工作稳定性提出了极大挑战。

实用新型内容

本实用新型提供了一种测井成像系统用控制电路，该种控制电路可在175℃温度下正常工作几十小时，极大的提高了测井成像系统的工作效率；另一方面，该控制电路具有较高的电路集成度，对缩短测井成像系统仪器的长度、减轻仪器整机重量提供帮助。

为解决上述技术问题，本实用新型采用了如下技术方案：

一种测井成像系统用控制电路，所述测井成像系统用控制电路的线路板上安装有并行数据接口、数据采集模块以及控制模块；

所述并行数据接口中设置有8根数据线、4根地址选通线、1根复位线、1根发送忙标识线以及1根接受同步标识线；其中，并行数据接口中的任意一根数据线顺次连接有一个模拟开关、一个自控反相单元以及一个自控放大电路；多个自控放大电路的输出端与数据采集模块的输入端相连接；

所述控制模块由微控制器、串行移位寄存器、驱动单元以及受驱动单元控制的继电器构成；所述微控制器用于收集由传输电缆输送、来自地面的串行控制信号。

进一步优选的，数据采集模块的输出端还连接有数据锁存读取电路。

进一步优选的，微控制器与串行移位寄存器之间还设置有曼彻斯特码编码译码器；所述曼彻斯特码编码译码器的译码时钟为250KHZ，用于将微控制器所收集的串行控制指令译码形成16位的同步串行数据。

优选的，所述测井成像系统用控制电路的线路板上还设置有供电模块；所述供电模块由供电电源、线路板配电单元以及四个三端稳压器构成；线路板配电单元与三端稳压器之间还设置有电源变压器，所述电源变压器用于将供电电源提供的220V交流电分别转化成+5V、+15V、-15V、+24V的直流电。

可选择的，所述测井成像系统用控制电路的线路板上还设置有滤波放大整形电路；所述滤波放大整形电路设置在微处理器与传输电缆之间，用于对来自地面的串行控制信号进行有源滤波以及放大整形处理。

优选的，利用阵膜工艺将数据采集模块以及控制模块封装成耐175℃高温的厚膜电路模块。

进一步的，微控制器所收集的串行控制指令包括有测井成像系统工作模式控制指令、测井成像仪器换挡指令、SP测量电极选择指令。

本实用新型提供了一种测井成像系统用控制电路，该控制电路包括有并行数据接口、数据采集模块、控制模块以及优选设置的供电电路、滤波放大整形电路等结构单元。具有上述结构特征的测井成像系统用控制电路，其结构紧凑、集成度更高；并且通过采用阵膜工艺可将部分模块单元（数据采集模块以及控制模块）封装成厚膜电路模块，从而提高了控制电路整体的耐高温性能，对提高测井成像系统的工作效率以及系统稳定性亦可以提供帮助。

附图说明

图1为本实用新型测井成像系统用控制电路中并行数据接口与数据采集模块的结构框图；

图2为本实用新型测井成像系统用控制电路中自控反相单元的电路示意图；

图3为本实用新型测井成像系统用控制电路中自控放大电路的电路示意图；

图4为本实用新型测井成像系统用控制电路中数据采集电路的电路示意图；

图5为本实用新型测井成像系统用控制电路中控制模块的结构框图。

具体实施方式

本实用新型提供了一种测井成像系统用控制电路，该种控制电路可在175℃温度下正常工作几十小时，极大的提高了测井成像系统的工作效率；另一方面，该控制电路具有较高的电路集成度，对缩短测井成像系统仪器的长度、减轻仪器整机重量提供帮助。

本实用新型提供了一种测井成像系统用控制电路。具体的，该控制电路的线路板上设置有并行数据接口、数据采集模块以及控制模块。其中，如图1所示，并行数据接口中设置有8根数据线（DBUS1，DBUS2，……，DBUS7）、4根地址选通线（/RLSB，/RMSB，/VLSB，/VMSB）、1根复位线（/RESET）、1根发送忙标识线（SEND BUSY）以及1根接受同步标识线（COMMSYNC），测井成像系统接收的命令以及发送的相关数据均需要通过该并行数据接口来完成。值得注意的是，进一步如图1所示，并行数据接口中的任意一根数据线顺次连接有一个模拟开关、一个自控反相单元以及一个自控放大电路，多个自控放大电路的输出端进一步与数据采集电路的输入端相连接。在控制指令的控制作用下，多个模拟开关首先分时选通完成选址工作，并根据选通的不同模拟信号值，送至自控反相单元中。举例而言，下表给出了一种多路模拟开关分时选通真值的示意表，表中P1.0，P1.1，P1.2，P1.3用于指代不同含义的控制指令。

模拟道号	p1.3	p1.2	p1.1	p1.0
					CH1	0	0	0	0
CH2	0	0	0	1
					CH3	0	0	1	0
CH4	0	0	1	1
					CH5	0	1	0	0
CH6	0	1	0	1
					CH7	0	1	1	0
CH8	0	1	1	1
					CH9	1	0	0	0
CH10	1	0	0	1
					CH11	1	0	1	0
CH12	1	0	1	1
					CH13	1	1	0	0
CH14	1	1	0	1
					CH15	1	1	1	0
CH16	1	1	1	1

自控反相单元在接收到模拟开关输出的模拟量后，依据其模拟量的正负来完成后续的控制动作。如图2所示，图2示出了一种自控反相单元的电路示意图。例如：当来自多路模拟开关的模拟信号为正时（大于0），由跟随和放大电路放大后送入比较器与0电平进行比较，其比较器的输出值为“1”，此时令输出信号为正；而当来自多路模拟开关的模拟信号为负时（小于0），由跟随和放大电路放大后送入比较器与0电平比较，其比较器的输出值为“0”；此时令输出信号反向，即由负变为正。上述调控目的在于，无论模拟开关输出的模拟信号是正值还是负值，在经过该自控反相单元处理后，都将变为正值信号，保证进入采集电路的信号为正值。而具体自控反相的调控过程均被记录下来，以便事后随数据发送到地面，同时将数据的采集范围由原来的0～5V扩大到了-5V～+5V。

而后由自控放大电路对自控反相单元输出的正值信号进行放大处理。如图3所示，图3示出了一种自控放大电路的电路示意图。该自控放大电路（放大电路芯片优选MAX232型）将接收到的模拟信号与预设的固定电压值（例如选取VCC600mV作为固定电压值）进行比较：当模拟信号值大于固定电压值时，将结果输出确定为“0”，并控制对模拟信号进行2倍放大；而当模拟信号值小于等于固定电压值时，将结果输出确定为“1”，并控制对模拟信号进行16倍放大，从而以便满足采集精度的需要。同样的，放大处理过程会记录下来并随数据发送到地面，以便技术人员根据放大倍数对数据进行还原处理。

在完成自控反相以及自控放大处理后，由数据采集电路完成数据采集工作。优选的，如图4所示，数据采集电路采用了工业上标准的A/D芯片-AD574型，设计为单极性的12位A/D，输入范围为0-10V，采样精度为每位代表2.441mV。在此较为优选的，在数据采集模块的输出端处连接有数据锁存读取电路，在通过有地址信号D000H（R/C）启动A/D转换后，将采集到的12位数据锁存起来，并借由数据采集电路的处理单元通过数据线将数据读到内存中，即可完成数据采集过程。

作为本实用新型控制电路中的另一结构单元部分，如图5所示，控制模块由微控制器、串行移位寄存器、驱动单元以及受驱动单元控制的继电器构成。其中，微控制器用于收集由传输电缆输送、来自地面的串行控制信号。而作为一种较为优选的实施方式，在微控制器与串行移位寄存器之间还设置有曼彻斯特码编码译码器。优选的，该曼彻斯特码编码译码器的译码时钟为250KHZ；具体的，在曼彻斯特码编码译码器对微控制器所收集的串行控制指令译码完成后，形成16位的同步串行数据并输出到串行移位寄存器中进行锁存。锁存完成后，利用中断命令或中断数据保证数据可有效的传递至数据采集电路中，从而便于数据采集电路能够立即将其读取。而驱动单元则具体用于根据锁存的控制信号来驱动相应的继电器，以实现相应的动作（例如控制泥浆电阻率板中的换挡继电器，控制调整泥浆电阻率板的工作模块等）。

此外，作为本实用新型一种较为优选的实施方式，在测井成像系统用控制电路的线路板上还设置有滤波放大整形电路。值得注意的是，滤波放大整形电路用于在接收来自地面电缆传输信号（特指串行控制指令，具体包括有测井成像系统工作模式控制指令、测井成像仪器换挡指令、SP测量电极选择指令等等），对相应信号进行放大并进行由电阻电容组成形成的有源带通滤波。通过带通滤波可使得总线上传输的命令实现同步，同时对串行控制信号的波形以及极性进行优化调整。以及，在测井成像系统用控制电路的线路板上还设置有供电模块；供电模块由供电电源、线路板配电单元以及四个三端稳压器构成；线路板配电单元与三端稳压器之间还设置有电源变压器，电源变压器用于将供电电源提供的220V交流电分别转化成+5V、+15V、-15V、+24V的直流电。

最后补充说明一点，利用阵膜工艺，可将数据采集模块以及控制模块封装成厚膜电路模块，厚膜电路模块的耐受值优选至少耐175℃的高温，从而确保本实用新型控制电路在井下的使用安全。

本实用新型提供了一种测井成像系统用控制电路，该控制电路包括有并行数据接口、数据采集模块、控制模块以及优选设置的供电电路、滤波放大整形电路等结构单元。具有上述结构特征的测井成像系统用控制电路，其结构紧凑、集成度更高；并且通过采用阵膜工艺可将部分模块单元（数据采集模块以及控制模块）封装成厚膜电路模块，从而提高了控制电路整体的耐高温性能，对提高测井成像系统的工作效率以及系统稳定性亦可以提供帮助。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种测井成像系统用控制电路，其特征在于：所述测井成像系统用控制电路的线路板上安装有并行数据接口、数据采集模块以及控制模块；

所述并行数据接口中设置有8根数据线、4根地址选通线、1根复位线、1根发送忙标识线以及1根接受同步标识线；其中，并行数据接口中的任意一根数据线顺次连接有一个模拟开关、一个自控反相单元以及一个自控放大电路；多个自控放大电路的输出端与数据采集模块的输入端相连接；

所述控制模块由微控制器、串行移位寄存器、驱动单元以及受驱动单元控制的继电器构成；所述微控制器用于收集由传输电缆输送、来自地面的串行控制信号。

2.根据权利要求1所述的一种测井成像系统用控制电路，其特征在于：数据采集模块的输出端还连接有数据锁存读取电路。

3.根据权利要求1所述的一种测井成像系统用控制电路，其特征在于：微控制器与串行移位寄存器之间还设置有曼彻斯特码编码译码器；所述曼彻斯特码编码译码器的译码时钟为250KHZ，用于将微控制器所收集的串行控制指令译码形成16位的同步串行数据。

4.根据权利要求1所述的一种测井成像系统用控制电路，其特征在于：所述测井成像系统用控制电路的线路板上还设置有供电模块；所述供电模块由供电电源、线路板配电单元以及四个三端稳压器构成；线路板配电单元与三端稳压器之间还设置有电源变压器，所述电源变压器用于将供电电源提供的220V交流电分别转化成+5V、+15V、-15V、+24V的直流电。

5.根据权利要求1所述的一种测井成像系统用控制电路，其特征在于：所述测井成像系统用控制电路的线路板上还设置有滤波放大整形电路；所述滤波放大整形电路设置在微处理器与传输电缆之间，用于对来自地面的串行控制信号进行有源滤波以及放大整形处理。

6.根据权利要求1所述的一种测井成像系统用控制电路，其特征在于：利用阵膜工艺将数据采集模块以及控制模块封装成耐175℃高温的厚膜电路模块。

7.根据权利要求1所述的一种测井成像系统用控制电路，其特征在于：微控制器所收集的串行控制指令包括有测井成像系统工作模式控制指令、测井成像仪器换挡指令、SP测量电极选择指令。