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石油遥传测井技术贯穿于石油油气勘探、开发的全过程,是石油油气藏勘探、识别、评价的重要手段之一,也是石油开发中动态监测系统的重要组成,地面系统作为石油遥传测井技术中的重要组成部分,在接收和处理井下遥传数据信号的过程中发挥着不可或缺的作用。
本文致力于基于ARM的石油遥传测井地面系统的研究。在总结、归纳测井回传信号的类型及数据通讯特点的基础上,结合地面系统所需实现功能要求,规划了单MCU的多任务并行处理系统的设计思想,确定了切实可行的研究方案。本文对于地面系统功能的实现(如信号的采集、分离、调理、传输以及曼彻斯特Ⅱ码编码信号的解码等)进行了研究,从而确立了基于ARM体系结构芯片LPC2148为核心的各个重要模块(如深度信号采集模块、遥传信号采集模块、脉冲信号采集模块、模拟量信号采集模块、显示模块及通讯模块等)的硬件电路设计,并对其软件功能的实现进行了深入研究。基于系统可行性实验的基础上,妥善解决了软硬件调试过程中遇到的问题,最终确立了基于ARM7体系结构芯片LPC2148为核心的单MCU遥传测井地面系统的设计方案。此研究方案充分利用了ARM芯片的高速、多任务处理等特点,合理利用了芯片内部资源,从而简化了外围电路设计,并且通过芯片内置定时器的定时与捕获功能实现了地面系统对曼彻斯特Ⅱ码信号进行软件解码的功能。
此外,针对地面系统上位机与下位机的数据传输与通讯,本地面系统的通讯模块采用基于CH375芯片的USB数据通讯模块,方便的完成数据实时通讯的同时,提高了数据通讯的可靠性,方便拓展和维护,并且通过实验验证了方案可行性。此次方案的研究为软件解码曼彻斯特编码及地面系统朝着集成化,微型化,智能化,乃至嵌入式系统,网络化测井方向的发展提供了参考。