超声波测井的井下数据采集与传输系统的实现
随着石油工业的不断发展，测井技术越来越显示出其重要作用。超声波测井作为测井的一种重要
方法
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得到了广泛的应用。由于测井仪器，特别是井下仪器工作环境的特殊性，使得对其研究和开发也具有特殊的要求。油井下的直径很小，因此对井下仪器的尺寸要求十分严格，一般来说印刷电路板的宽度不能超过4.5cm。体积达不到要求再好的仪器也无法在实际中应用。
本系统采用两片AT89C52单片机分别作为主、从CPU；采用AD公司的高速A/D芯片AD7821进行井下温度、压力和幅值等参数的实时数据采集；选用两片美国Lattice公司的CPLD芯片isPLS1016实现数字信号采集处理接口电路和数据传输中的串并行转换接口电路；然后通过双口RAM（IDT7232）来传输数据。系统结构如图1所示。
2 系统工作原理与实现
在图1中，主CPU及其相关模块主要完成超声波发生器的控制、工作模式切换和数据采集等功能；从CPU主要完成主CPU所采集信号的上传和地面命令字的下传及命令解释，还包括一些监控功能。CPU对超声波发射装置进行控制，采集回波信号。由于回波信号的尖峰时刻非常窄，一般不超过1.0μs，所以对A/D的采样时间要求在ns级。本系统采用AD公司高速A/D芯片AD7821进行采集。数字信号部分，在启动超声波发生装置的同时产生时延控制信号，以便对回波信号的时间间隔进行计数，进一步测出井下的剩余壁厚等距离参数。所有采集的信号按一定格式存在双口RAM（IDT7132）内，以备从CPU调用和上传。
2.1 数据采集的实现
2.1.1 数字信号的采集
对于回波的尖峰值，每次启动超声波发射器后采集一次；而对温度、压力等监控信号，每当7.14Hz的信号对单片机中断后才进行采集。7.14Hz的信号由外部提供。由于对精度要求不高，这里采用8位的转换精度。
2.2 数据的存储与传输
井下的数据采集频率接近2kHz，数据量非常大，不可能被完全存储下来。而且井下所需要的也不是全部数据，当发出数据上传命令后的前一个周期的数据为所要求的数据。这个周期信号即为上面提到的由外部提供的频率为7.14Hz的控制信号。因此在数据存储时，把RAM分成两种，0000～0fff为第一块，1000～1fff为第二块。主CPU对两块存储区进行交替存储。
浙公网安备 33021202002483