随钻密度测井仪峰值检测方法研究及能谱采集存储模块设计

摘要

随钻密度测井仪是一种利用伽马射线与地层物质反应产生信号，对产生的信号进行采集、处理、存储、上传，从而得到地层评价所需参数的仪器。能谱采集存储模块是仪器的核心模块之一，可以对探头探测到的信号进行采集、处理、存储。能谱采集存储模块包含模拟电路部分与数字电路部分，其中模拟电路是峰值检测电路，用于检测探头输出波形的峰值，便于后续采集。 本文分为方案设计、设计实现、设计验证三个部分。首先结合随钻密度测井仪的整体结构与工作流程，分析能谱采集存储模块的设计需求，设计能谱采集存储模块的结构，确定能谱采集存储模块的工作流程。 其次，由能谱采集存储模块的需求出发，根据峰值检测电路的原理，提出一种新的峰值检测电路思路，并根据该思路设计一种峰值检测电路。由能谱采集存储模块的结构与工作流程，确定FPGA+MCU的硬件框架，设计能谱采集模块与存储模块的硬件电路，包括主处理器模块、FPGA模块、ADC模块、通信模块、供电模块、存储模块。根据硬件电路，设计能谱采集模块与能谱存储模块的软件逻辑，包括AD控制模块、能谱绘制RAM模块、扇区信息模块、通信模块、存储基本操作模块、状态机和控制信号生成模块、校验模块、坏块管理模块、存储上层模块。 最后，本文通过仿真，验证所设计的峰值检测电路性能，并与传统峰值保持电路性能比对。设计系列实验，测试能谱采集存储模块的信号采集与能谱化功能、通信功能、能谱数据存储功能，并将能谱采集存储模块与探头、高压板、方位板、井径板连接，进行联合测试。结果表明，随钻密度测井仪能谱采集与存储模块的设计达到了预期目标。

目录

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第一章 绪论

1.1 课题研究背景与意义

1.2 随钻密度测井和峰值检测的研究历史与发展现状

1.3 课题研究内容与论文结构安排

第二章 随钻密度测井原理及采集存储模块方案设计

2.1 随钻密度测井仪工作原理

2.2 随钻密度测井仪系统介绍

2.2.1随钻密度测井仪电路系统

2.2.2随钻密度测井仪工作模式

2.3 能谱采集存储模块方案分析

2.3.1能谱采集存储模块功能分析

2.3.2能谱采集存储模块结构设计

2.3.3能谱采集存储模块工作流程分析

2.4 本章小结

第三章 随钻密度测井仪峰值检测电路方法研究与电路设计

3.1 峰值检测电路方法研究与方案设计

3.1.1峰值检测电路方法研究

3.1.2随钻密度测井仪峰值检测方案设计

3.2峰值检测电路硬件设计

3.2.1峰值展宽单元设计

3.2.2时刻鉴别单元设计

3.3本章小结

第四章 随钻密度测井仪能谱数据采集模块设计

4.1能谱采集模块方案设计

4.2能谱采集模块电路设计

4.2.1主处理器电路设计

4.2.2 FPGA电路设计

4.2.3 ADC模块电路设计

4.2.4通信模块电路设计

4.2.5供电模块设计

4.3能谱采集模块逻辑设计

4.3.1 AD控制模块逻辑设计

4.3.2能谱绘制及RAM模块逻辑设计

4.3.3扇区信息模块逻辑设计

4.3.4通信模块逻辑设计

4.4本章小结

第五章 随钻密度测井仪能谱数据存储模块设计

5.1能谱存储模块电路设计

5.2能谱存储模块逻辑设计

5.2.1存储逻辑方案设计

5.2.2存储基本操作逻辑设计

5.2.3状态机和控制信号生成模块逻辑设计

5.2.4校验模块逻辑设计

5.2.5坏块管理模块逻辑设计

5.2.6上层模块逻辑设计

5.3本章小结

第六章 测试与实验结果分析

6.1峰值检测电路测试

6.1.1峰值检测电路功能与误差测试

6.1.2峰值检测电路高温测试

6.1.3峰值检测电路缺陷分析

6.2能谱采集存储模块功能测试

6.2.1信号采集与能谱化功能测试

6.2.2通信测试

6.2.3能谱数据存储测试

6.2.4采集存储模块联合测试

6.3本章小结

第七章 总结与展望

致谢

参考文献