核磁共振测井仪主控系统研究与设计

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核磁共振测井具有常规测井无法比拟的优越性,它可以直观、准确地提供储集层的孔隙度和渗透率信息,区分可动流体和束缚流体,反映储集层的孔隙结构。主控系统是整个仪器的核心部分,其设计的水平高低决定仪器性能的好坏,反映出仪器的先进程度。本文从核磁共振的理论着手讨论了核磁共振在测井上的应用方法,进而详细论述了设计应实现的功能要求和性能指标,并以此为基础设计了一种基于DSP数字化技术的核磁共振主控系统。该系统设计结合了前人的研究成果与新出现的电子技术和信号处理算法相,特点在于以DSP结合FPGA为硬件处理平台完成测量时仪器控制、测井脉冲信号的产生及回波信号的采集和处理等功能。系统硬件设计上,本文比较了三种产生核磁测井脉冲的方式优劣性,确定了应用直接数字合成技术实现射频脉冲产生的方案;同时根据核磁共振测井数据采集频率高但具有间歇性的特点进行了专门设计,使用两片先入先出队列芯片(FIFO)进行A/D转换数据的缓冲,达到了系统对突发性数据的采集能力的要求;为了满足温度性能的要求,设计上采用了限定条件下PCB高温电路的实现方案。系统软件设计上,本文在详细分析了仪器的测井控制流程基础上给出了控制时序的软件设计,讨论了多重自相关和数字相敏检波两种改善回波信噪比的数字信号处理方法;最后设计采用CAN总线实现主控系统与井外设备的通信,确定了基于双口RAM实现数据交换的方案,并给出了硬件设计和软件流程设计。实验表明系统的CAN总线通信速率能达到1Mb/S。
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