【文章內(nèi)容簡介】 模擬信號(hào)卡 模擬信號(hào)卡用于 模擬產(chǎn)生各井下儀輸出信號(hào) ，供各測井模塊調(diào)試檢查，進(jìn)行系統(tǒng)的自檢。其輸出信號(hào)的類型，信號(hào)的周期，幅度，脈沖類型，聲速時(shí)差值等均由計(jì)算機(jī)以三字節(jié)命令方式通過串行口傳送給模擬信號(hào)卡。另外，信號(hào)類型根據(jù)需要可以任意選擇，信號(hào)周期，幅度，脈沖類型等也可以隨時(shí)變換。 本卡采用 AD812作為中心部件，它內(nèi)部包含了兩個(gè) 12位DAC，從而使電路具有簡單，可靠，靈活等優(yōu)點(diǎn)。 原理框圖如下所示 聲波邏輯卡 聲波邏輯卡是為 聲幅儀提供聲幅邏輯控制信號(hào)、為高分辨率聲波儀提供聲波邏輯信號(hào)、為交流微球儀提供井徑恒流供電、為電極系測井提供電法換向供電和電流采樣而設(shè)計(jì) 。 CPU通過 RS232接口接受前置機(jī)的工作命令，完成不同的電路功能組合。供電單元由四個(gè)光耦和一個(gè)反向器組成，正、負(fù)直流高壓經(jīng)限流電阻加到四個(gè)光耦的 D極和 S極，來自數(shù)據(jù)采集部分的方波信號(hào)經(jīng)反向器控制四個(gè)光耦交替導(dǎo)通，提供邏輯高壓。供電電路最大能夠承受80V/100mA的電源。 聲幅 /聲波邏輯信號(hào)共用一個(gè)電路通道，工作時(shí)把直流高壓 DC1電源接入，發(fā)出下井邏輯電壓。通過繼電器卡可以轉(zhuǎn)接到纜芯 7的任一纜芯，纜芯切換可根據(jù)需要在操作界面進(jìn)行。 電極系測井時(shí)，電法換向供電邏輯控制四個(gè)光耦輪流導(dǎo)通，產(chǎn)生下井高壓，引到 1Ω 采樣刻度電阻上。從 1Ω 采樣刻度電阻上取采樣電流，送回電極卡。電極卡測井時(shí)從 1Ω 采樣電阻上取采樣電流，送回電極卡進(jìn)行處理。 四、采集箱 該機(jī)箱由 前置采集模塊與各種信號(hào)處理模塊 組成 , 前置采集模塊接收上位機(jī)的命令 ,完成對(duì)硬件電路的控制 ,并對(duì)數(shù)據(jù)打包 ,傳給主機(jī)。信號(hào)處理模塊接收前置采集模塊的命令，完成測井信號(hào)的預(yù)處理。 采集模塊主要包括 電法模塊、直流模塊、脈沖模塊、聲波模塊、深度模塊、數(shù)傳模塊、氧活化模塊 等，分別對(duì)應(yīng)各種測井信號(hào)的采集。 電法模塊完成電極和 SP信號(hào)預(yù)處理及 AD采集；直流模塊完成接箍、井徑等直流信號(hào)的采集與處理；脈沖模塊完成咖碼、密度、中子等脈沖信號(hào)處理；聲波模塊完成聲波波列的數(shù)據(jù)采集與高速傳送；深度模塊完成深度、張力、磁記號(hào)信號(hào)采集處理；數(shù)傳模塊主要完成 PCM980350 350 WTC編碼信號(hào)的處理及解碼以及聲波組合邏輯的產(chǎn)生與發(fā)送；氧活化模塊完成氧活化測井信號(hào)的采集與處理。 1) 深度系統(tǒng) 鑒于深度系統(tǒng)的特殊性，要求其能獨(dú)立于其他硬件設(shè)備而工作，并且在儀器斷電時(shí)能夠保持當(dāng)前的有關(guān)深度數(shù)據(jù)，因而深度系統(tǒng)是由 UPS供電。深度系統(tǒng)包含二個(gè)部分：一為采集箱內(nèi)的深度處理卡，二為絞車面板深度系統(tǒng)，二者分別處理深度脈沖信號(hào)，各自具有獨(dú)立性 。 2) 數(shù)據(jù)通信 在高速數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)中，隨著采樣數(shù)據(jù)量的增大及信息處理任務(wù)的增加，對(duì)數(shù)據(jù)傳送的要求越來越高。在系統(tǒng)或模塊間如果沒有能夠高速傳送數(shù)據(jù)的接口，極易在數(shù)據(jù)傳送時(shí)造成瓶頸堵塞現(xiàn)象，影響整個(gè)系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的處理能力。 采集卡與上位機(jī)通過網(wǎng)卡進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，采用目前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信的實(shí)際標(biāo)準(zhǔn) TCP/IP協(xié)議。 采集卡與硬件板卡的通訊主要有三種方式： ①利用雙口 RAM進(jìn)行數(shù)據(jù)交換 雙口 RAM提供了 2個(gè)完全獨(dú)立的端口，每個(gè)端口分別有自己的控制線，地址線和 I/O數(shù)據(jù)線。 2個(gè) CPU可以獨(dú)立地讀寫任一雙端口 RAM單元。使用雙口 RAM在 2個(gè) CPU之間共享信息有很多優(yōu)點(diǎn)：速度快，方式簡單，存取共享信息所用的時(shí)間一般與存取 CPU外部 RAM中數(shù)據(jù)所用時(shí)間一樣。 雙口 RAM在使用上應(yīng)注意的一個(gè)問題就是有可能發(fā)生爭用。當(dāng)兩個(gè)端口的 CPU同時(shí)讀取同一個(gè)地址單元時(shí)，就產(chǎn)生了爭用，會(huì)出現(xiàn)寫入值和讀出值不是所期望值的數(shù)據(jù)混亂狀態(tài)。通常，有四種爭用解決方案：硬件判優(yōu)方案，中斷方案，令牌傳遞方案和軟件判優(yōu)方案。本處采用中斷方案，這類芯片都有 INTL， INTR引腳用于引出中斷。 ②利用 FIFO器件進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞 FIFO芯片是一種具有存儲(chǔ)功能的高速邏輯芯片，在高速數(shù)字系統(tǒng)中經(jīng)常用作數(shù)據(jù)緩存。 FIFO有兩個(gè)端口（輸入口及輸出口）并能按先進(jìn)先出的順序來暫時(shí)存放數(shù)據(jù)，也就是寫入到 FIFO輸入口的第一個(gè)字將是可以在輸出口被讀出的第一個(gè)字，接著便是第 2個(gè)字等等。輸入和輸出口的工作彼此是獨(dú)立的。只要當(dāng)前存放在FIFO中的數(shù)據(jù)字?jǐn)?shù)目少于 FIFO的容量，那么就可以繼續(xù)向 FIFO中寫入數(shù)據(jù)。當(dāng) FIFO存滿數(shù)據(jù)的時(shí)候，它就會(huì)阻止繼續(xù)寫入數(shù)據(jù)。同樣，只要 FIFO內(nèi)部還存有數(shù)據(jù)，那么就可以繼續(xù)從 FIFO中讀出數(shù)據(jù)。當(dāng) FIFO中所有的數(shù)據(jù)被讀完時(shí)，它就會(huì)禁止繼續(xù)讀出數(shù)據(jù)。 ③利用采集卡的 I/O端口直接對(duì)硬件板卡進(jìn)行控制 由于采集工控卡有許多空閑的 I/O端口，可以將硬件板卡作為其擴(kuò)展設(shè)備，給某一個(gè)硬件板卡分配若干個(gè) I/O口地址，這樣采集工控卡便可象對(duì)一般I/O設(shè)備那樣對(duì)硬件板卡進(jìn)行控制，大大提高了采集卡對(duì)硬件板卡的控制速度，也減化了控制過程。對(duì)聲波卡的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 FIFO器件的控制即是使用該方式。 從電纜傳送到聲波卡中的聲波信號(hào)，由該卡進(jìn)行處理后送往采集機(jī)，采集機(jī)得到波形數(shù)據(jù)，由該波形數(shù)據(jù)計(jì)算出各種所需測井參數(shù)，以完成聲波類測井。 硬件原理框圖如下所示： PCM卡 PCM卡是數(shù)控測井儀的一個(gè)重要模塊，它完成地面儀與 PCM組合下井儀器的連接。其主要的功能有： 1) PCM編碼信號(hào)的處理及解碼； 2) 下井命令的編碼及發(fā)送；3) 聲波組合邏輯的產(chǎn)生與發(fā)送； 4) 與主機(jī)雙向數(shù)據(jù)傳輸。 可配接的儀器有： 3700系列中的 350 350 350PCM9801組合儀以及 DDL系列 WTC多參數(shù)組合儀。 框圖如下： 脈沖卡 是由軟件和硬件相配合來完成脈沖信號(hào)測井的模塊 。它能夠根據(jù)上位機(jī)的控制工作在計(jì)數(shù)、周期測量方式下，可滿足不同的井下儀的要求。 井下儀送來的脈沖信號(hào)首先經(jīng)過纜芯切換電路，根據(jù)測井項(xiàng)目的不同，由主機(jī)選擇控制分別送到不同信號(hào)處理通道，經(jīng)過放大、整形、濾波、門檻鑒別形成規(guī)則的脈沖信號(hào)，再經(jīng)過信號(hào)切換電路將信號(hào)分別送往數(shù)據(jù)處理單元和示波器、 A/D等，數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)主機(jī)命令對(duì)信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)和周期測量，將數(shù)據(jù)通過雙口 RAM送往主機(jī)，同時(shí)也通過雙口 RAM接收主機(jī)命令。 特點(diǎn)如下： 具有八路脈沖信號(hào)的計(jì)數(shù)功能并可與聲波變密度組合處理； 受上位機(jī)控制各道工作在計(jì)數(shù)和定時(shí)方式； 纜芯輸入、極性轉(zhuǎn)換、比較門檻可程序控制； 輸入頻率范圍 :010KHz； 輸入信號(hào)幅度： 。 直流卡是針對(duì)輸出為直流信號(hào)的下井儀設(shè)計(jì)的，該卡含有 六路直流信號(hào)通道和一路 CCL測量道、一道交流微球測量道 。對(duì)下井儀傳輸上來的直流及 CCL、交流微球信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，經(jīng) 16位 A/D轉(zhuǎn)換后由高速單片機(jī) C8051F021處理，送給上位機(jī)。 直流卡工作原理框圖如下： 該卡完成 三道電極系電壓通道、一道電極系電流通道和 SP道的通道選擇、信號(hào)預(yù)處理及 AD采集 。數(shù)據(jù)采集部分完成板卡的內(nèi)刻及測井信號(hào)采集功能，電極信號(hào)采用變壓器耦合方式輸入，與上位機(jī)之間通過雙口 RAM進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。電法換向供電部分由聲波邏輯卡承擔(dān)，本卡產(chǎn)生方波邏輯控制信號(hào)。 電路原理框圖如下： 馬丁代克信號(hào)經(jīng)過整形后送入深度脈沖處理單元，經(jīng)過其中的數(shù)據(jù)選擇器、防抖電路、判向電路后向單片機(jī)輸出深度和判向脈沖。深度脈沖和深度方向信號(hào)經(jīng)單片機(jī)處理后得到深度、速度數(shù)據(jù)。 張力處理單元用于對(duì) 張力信號(hào)進(jìn)行濾波、放大處理，并得到差分張力信號(hào) 送往單片機(jī)單元處理。 五、采集軟件 慧眼 1000數(shù)控測井軟件系統(tǒng)可以運(yùn)行在 Windows202 Windows XP等操作系統(tǒng)下 。 程序包括以下組件：測井主程序 、 作業(yè)庫管理程序 、 測后處理程序 。 測井主程序 ()主要完成板卡控制 ， 電源 、 纜芯控制；接收采集機(jī)發(fā)送的原始數(shù)據(jù) ， 進(jìn)行儀器刻度 、 計(jì)算工程值并存盤 、 顯示 、 打印 、 測井參數(shù)的修改和圖頭參數(shù)輸入；作業(yè)管理程序 ()完成測井作業(yè)庫和儀器庫項(xiàng)目的新建 、 復(fù)制 、刪除及修改；系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置和修改等 ， 如深度系統(tǒng) 、 張力 、 記號(hào)校深參數(shù) ， 屏幕顏色；測后處理程序 ()主要完成數(shù)據(jù)文件的回放 、 編輯 、 拼接 、 合并 、 截取 、 抽取 、 格式轉(zhuǎn)換等功能 。