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基于激光多普勒效应的测井电缆定长装置研究

钟成千  
【摘要】: 油气田开发过程中的井深测量是通过测电缆运行长度来实现的,而目前对电缆长度计量主要有井口马达和马丁代克两种计量方式。它们都是接触式测量,不可避免的会产生相当大的接触式测量误差,从而影响油气田开发上一些重要参数的精确定位。本文针对现行接触式测量所存在的弊端,采用了一种基于激光多普勒效应的非接触式电缆长度测量方法。来自激光发射器的两束相干入射激光经过汇聚透镜照射在测井电缆表面,并产生散射,光电检测器接收两束不同方向上的散射光进行频率差拍,得到与电缆运行速度成正比关系的激光多普勒频移信号,通过信号分析处理,求得运行速度,再对速度进行时间上的积分得到电缆运行长度。 本文详细介绍了激光多普勒测长装置的光学设计原理,利用光学外差检测激光多普勒频移信号,光学布置模式采用的是双光束-双散射后向接收模式。完成了光学系统的设计,给出了重要光学参数的计算方法。 本文利用快速傅里叶变换进行激光多普勒信号处理。整个电缆定长装置由数据采集和PC机监测两部分构成。中央处理器选用的是DSP系列中的TMS320VC5402,数据采集电路包括:基于集成运放的电流-电压转换电路、二阶巴特沃斯高低通滤波电路、基于ADS803的模数转换电路、外扩存储电路以及与PC机通信的接口电路。 基于集成开发环境CCS实现了数据采集的软件设计,论文中叙述了系统程序自举加载实现方法,阐述了FIR数字滤波器和数据处理FFT变换在DSP中的实现。利用LabVIEW编程语言实现了PC机程序的设计,PC机程序主要包括:串行通信参数的配置程序、数据处理和显示程序、数据存储以及历史数据调用程序。


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