三维声波近探头测量系统主控模块关键技术研究与实现

摘要

能源是国家的命脉、社会的基石。石油作为一种重要的自然资源，其主要的勘探开发技术一直被国外公司垄断。研究具有自主知识产权的测井仪器可以打破垄断，保障国家能源安全，促进国民经济发展。
　　三维声波近探头测量系统是一种先进的测井仪器，能够同时测量井周多个方位的声波信号，从而提供地层径向、轴向及周向三维立体地质构造信息。相较于常规的声波测井技术，三维声波近探头测量系统能够利用更多的接收器对井下进行全方位扫描，并利用扫描探测到的信息进行成像显示，对于隐蔽性油藏的发现有着至关重要的作用。
　　本文重点论述了三维声波近探头测量系统井下主控电路模块的设计与地面测试装置的内核开发。主控电路模块是测量系统井下控制和通信的核心，论文阐述了其时序协议、通信接口、数据压缩的实现思路，设计了一个过采样恢复模块以应对复杂的传输环境，提出了一种简明的远程下载方法以避免仪器的频繁拆卸。地面测试装置是测量系统研发过程中重要的验证平台，它可以辅助上位机实现井下仪器的调试，论文从嵌入式Linux操作系统构建、字符设备驱动开发等方面对其进行了介绍，并跟踪了内核串口代码以实现波特率的自定义修改，修补了原生SPI主控制器驱动的缺陷以实现高速环境下的数据传输。论文最后列出了相应的测试过程，并给出了试验结果、相关数据及分析，证明系统达到了要求的各项指标。

目录

声明

第一章 序言

1.1 课题的背景及意义

1.2 测井技术发展进程及研究现状

1.3 本文的主要工作及结构安排

第二章 三维声波近探头测量系统概述

2.1 三维声波近探头测量原理

2.2 主要模块简介

2.3 测量流程简述

2.4 本论文的重点和难点

第三章 井下主控模块设计实现

3.1 总体设计与主要器件选型

3.2 与地面系统通讯设计

3.3 与采集模块通讯设计

3.4 板内片间通讯实现

3.5 声波数据处理

3.6 主控程序远程下载实现

3.7 本章小结

第四章 地面测试装置的内核开发

4.1 地面维护装置概述

4.2 嵌入式Linux操作系统构建

4.3 复位与状态读取模块开发

4.4 波特率设置过程分析

4.5 SPI驱动程序开发

4.6 本章小结

第五章 仪器试验及结果分析

5.1 实验室调试环境介绍

5.2 主控模块试验结果及分析

5.3 测试装置试验结果及分析

5.4 高温试验与仪器联调

5.5 本章小结

第六章 结束语

致谢

参考文献