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基于嵌入式技术的方位远探测声波成像测井仪调试台架研究

刘先平  
【摘要】:方位远探测声波成像测井仪(又称远探测方位反射声波测井仪)是一种可对距井眼周围较远地层进行探测的新一代声波成像测井仪器。该仪器首次引入了有源声系的概念,内部模块采用了结构化的工艺设计,声系结构异常复杂,含有近百片的声学换能器和多个承压密封电子舱。因此,对该仪器的调试和检测必须借助于专业化的调试装备。通过本文研究设计的调试台架能够完成对该测井仪的自动化测试和辅助调校。调试台架硬件主要由PC机、嵌入式核心板、遥测模拟板、总线接口板、信号采集板、继电器板和电源调整电路组成。调试台架基于网络互连的主从式系统架构设计,以PC机为主系统,其余部分以嵌入式核心板为中心组成从系统。从系统中主要硬件电路板采用积木式连接方式互联,通过嵌入式核心板扩展出的IO总线连接,在物理空间上形成自堆叠结构。PC机负责人机交互、数据处理、存储以及与嵌入式核心板的网络连接。嵌入式核心板以ARM7TDMI芯片S3C44B0X为控制核心,通过网络接口与PC机通讯,主要完成各调试板的控制、数据采集、网络接口等功能。其他功能接口板均以可编程器件为控制核心,其中遥测模拟板基于芯片EP1C12Q240设计,集成了CAN总线接口和DTB总线接口;总线接口板和信号采集板基于FPGA芯片EP2C20Q240C8设计,总线接口板主要提供了声波井下仪器内部模块通讯总线接口,信号采集板可以实现16路模拟信号的同步采集。PC机软件基于VC++语言设计,采用了多线程技术、动态链接库技术和多文档视窗结构实现;嵌入式核心板软件基于uClinux操作系统实现,采用分层式架构设计;功能接口板软件基于VHDL语言设计,将各测试功能模块细分成可重复使用的子模块单独调试并最终通过图表的方式组合。分层式的设计思想和模块化的编程技术使调试台架的软件系统具有较高的可靠性和可扩展性。利用设计的软件系统,实现了对仪器的系统和子系统的调试。本文研制的方位远探测声波成像测井仪调试台架,可使得今后生产该仪器时的整机调试和分节调试变得便捷简单,即使是非仪器专业人员也能快速判断整个仪器以及各短节的工作状态,为以后该仪器的产业化生产和测井现场快速诊断奠定基础。


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