基于TMS320F2812高精度数据采集系统设计

摘要

过套管电阻率测井主要用于套管井中测量套外地层电阻率的变化，由于受套管、井眼、地质环境等因素影响小，在评价剩余油饱和度、油气藏动态监测、定位油水界面等方面具有重要的工程价值和广泛的应用前景。本文针对过套管电阻率微弱信号检测，结合实际应用，设计了由TMS320F2812和ADS1274组成的耐高温、高精度数据采集系统。
　　本文首先介绍了过套管电阻率测井的原理，分析了测井信号的幅度和频率特点。过套管电阻率测井采用三电极法测量套管上的微小压降来测量地层电阻率，测井信号非常微弱，幅度级别在微伏级和信号频率低于10Hz;然后针对测井信号的特点，本文详细介绍了超低噪声前置放大电路和数据采集电路的硬件设计。前置放大电路分为三级放大电路进行信号的调理，提高信号的信噪比，数据采集电路包括ADC驱动、ADC转换部分、DSP控制和数据传输四部分。数据采集电路使用高精度差分运放组建单端转差分电路，使用DSP的多通道串口McBSP(Multi-channel Buffered Serial Port)完成24位高精度多路信号采集，利用DSP的eCAN(enhanced Controller Area Network)总线模块外接CAN接收发器完成数据传输和通讯，将DSP的SCI(Serial Communication Interface)串口留作备用调试和检测接口;最后在CCS2.2开发环境下编写DSP的程序，实现了McBSP的数据采集和eCAN模块的数据通信，使用VB6.0编写简单的上位机调试测试软件，通过DSP的串口将数据采集的数据上传计算机进行处理和分析。
　　经过试验验证，本采集系统精度可以达到0.5％，能够持续在高温环境下正常工作8小时以上，且此系统已在过套管电阻率测井仪器中得到应用并且此测井仪在地面模拟系统下测量刻度盒电阻1Ω至200Ω，相对误差低于7％，达到了采集系统设计要求。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究的目的和意义

1．2 过套管电阻率测井国内外研究综述

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 本论文主要的研究内容

1．3．1 论文的主要研究工作

1．3．2 论文的文档结构

第二章 过套管电阻率测井原理

2．1 过套管电阻率测井的传输模型

2．2 两种仪器的测井原理

2．2．1 斯伦贝谢测井原理

2．2．2 俄罗斯测井原理

2．3 过套管电阻率测井信号的特点

第三章 采集系统整体结构设计

3．1 系统设计要求

3．2 系统方案设计

第四章 采集系统硬件设计

4．1 前置放大电路

4．1．1 第一级放大电路

4．1．2 中间级放大电路

4．1．3 隔离放大电路

4．2 数据采集电路

4．2．1 ADS1274介绍以及配置

4．2．2 ADC驱动电路

4．2．3 ADC参考电压

4．3 DSP系统以及外围电路设计

4．3．1 TMS320F2812功能模块介绍

4．3．2 DSP电源设计

4．3．3 DSP复位电路

4．3．4 DSP时钟电路

4．3．5 DSP引导模式选择

4．3．6 ADS1274和DSP接口电路

4．4 数据通讯模块设计

4．4．1 CAN通讯电路

4．4．2 备用串口通讯电路

第五章 采集系统软件设计

5．1 DSP开发软件CCS简介

5．2 DSP系统软件整体流程

5．3 McBSP数据采集模块软件设计

5．3．1 McBSP模块初始化

5．3．2 McBSP数据的接收

5．4 CAN总线通讯模块软件设计

5．4．1 eCAN模块初始化

5．4．2 eCAN数据的接收和发送

5．5 备用串口SCI模块软件设计

5．5．1 SCI模块初始化

5．5．2 SCI数据的接收和发送

5．6 数据降噪处理方法

5．6．1 过采样技术

5．6．2 累加平均算法

5．6．3 数字相敏检波

5．7 上位机软件设计

5．7．1 串口参数初始化设置

5．7．2 命令控制设计

5．7．3 数据保存和图形显示

第六章 采集系统调试以及实验结果分析

6．1 电路板调试

6．1．1 前置放大电路板测试

6．1．2 数据采集电路板测试

6．2 采集系统整体调试

6．3 结论

致谢

参考文献

攻读硕士之间发表的论文