為改善核磁共振測井儀泥質束縛水測量效果,基于軟硬脈沖原理,建立軟硬脈沖型調幅信號模型,設計一種軟硬脈沖時序�；贛icrosemi Libero SoC v11.8軟件開發(fā)平臺,采用Verilog語言實現(xiàn)儀器軟硬脈沖型調幅數(shù)據(jù)模塊和載波數(shù)據(jù)模塊;借助軟件開發(fā)平臺上的Modelsim仿真模塊進行功能仿真。軟硬脈沖時序設計程序,功能仿真滿足核磁共振測井儀工作要求。經(jīng)測井對比分析,軟硬脈沖時序測量的泥質束縛水孔隙度重復性優(yōu)于硬脈沖型時序。軟硬脈沖時序能夠有效改善泥質束縛水孔隙度測量效果。 

【文章來源】：測井技術. 2020,44(02)

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

軟硬脈沖時序實際測井效果圖

軟硬脈沖時序設計框圖如圖2所示,主要采用DSP+FPGA的框架,DSP完成相關測井命令參數(shù)存儲和計算,FPGA根據(jù)DSP下發(fā)命令參數(shù)進行相關運算與處理,生成軟硬脈沖調幅信號數(shù)據(jù)和載波信號數(shù)據(jù)。設計采用2片數(shù)模轉換器DA1和DA2,在邏輯控制時序嚴格控制下,根據(jù)FPGA產(chǎn)生的調幅數(shù)據(jù)和載波數(shù)據(jù)轉換生產(chǎn)模擬的調幅信號和載波信號,調幅信號和載波信號通過乘法器相乘即可產(chǎn)生最終的脈沖調制信號。在Microsemi Libero SoC v11.8軟件開發(fā)平臺上采用Verilog語言,根據(jù)DSP下發(fā)的測井命令相關參數(shù),基于狀態(tài)機原理進行程序設計,實現(xiàn)儀器高壓發(fā)射控制信號(XGATE)、高壓泄放控制信號(DUMP_18)和回波信號接收控制信號(RCV1_OUT)邏輯控制關系,再專門設計軟硬脈沖型調幅數(shù)據(jù)模塊和載波數(shù)據(jù)模塊[10-11];軟硬脈沖時序程序設計完成后,借助軟件開發(fā)平臺上的Modelsim仿真模塊進行功能仿真,設時鐘信號CLK為45 MHz,結果見圖3。整個軟硬脈沖調制信號實現(xiàn)過程都在時鐘信號CLK控制下進行,當高壓發(fā)射控制信號(XGATE)為高電平、高壓泄放控制信號(DUMP_18)為低電平、回波信號接收控制信號(RCV1_OUT)為低電平時,經(jīng)數(shù)據(jù)寫控制信號(AM_WR_BUF_IN)控制數(shù)據(jù)總線上數(shù)據(jù)信號(NCO_AM_DATA),輸出調幅數(shù)據(jù)和載波數(shù)據(jù),啟動數(shù)模轉換器產(chǎn)生調幅信號和載波信號,滿足軟硬脈沖型時序設計功能要求。

在Microsemi Libero SoC v11.8軟件開發(fā)平臺上采用Verilog語言,根據(jù)DSP下發(fā)的測井命令相關參數(shù),基于狀態(tài)機原理進行程序設計,實現(xiàn)儀器高壓發(fā)射控制信號(XGATE)、高壓泄放控制信號(DUMP_18)和回波信號接收控制信號(RCV1_OUT)邏輯控制關系,再專門設計軟硬脈沖型調幅數(shù)據(jù)模塊和載波數(shù)據(jù)模塊[10-11];軟硬脈沖時序程序設計完成后,借助軟件開發(fā)平臺上的Modelsim仿真模塊進行功能仿真,設時鐘信號CLK為45 MHz,結果見圖3。整個軟硬脈沖調制信號實現(xiàn)過程都在時鐘信號CLK控制下進行,當高壓發(fā)射控制信號(XGATE)為高電平、高壓泄放控制信號(DUMP_18)為低電平、回波信號接收控制信號(RCV1_OUT)為低電平時,經(jīng)數(shù)據(jù)寫控制信號(AM_WR_BUF_IN)控制數(shù)據(jù)總線上數(shù)據(jù)信號(NCO_AM_DATA),輸出調幅數(shù)據(jù)和載波數(shù)據(jù),啟動數(shù)模轉換器產(chǎn)生調幅信號和載波信號,滿足軟硬脈沖型時序設計功能要求。軟硬脈沖控制時序程序功能仿真完成后,經(jīng)綜合、布局、布線,生成下載程序,再通過Actel燒寫器燒寫在主控板上,用示波器在核磁共振測井儀器上測試軟硬脈沖控制時序信號。測試結果見圖3,1通道表示高壓發(fā)射控制信號(XGATE),幅值為0～5 V;2通道表示高壓泄放控制信號(DUMP),幅值為-15～15 V;3通道表示核磁共振回波信號接收控制信號(RCV1_OUT),因儀器硬件電路工作需求,該實測點RCV1_OUT信號作取反處理,幅值為-15～15 V;4通道表示軟硬脈沖時序最終產(chǎn)生的調制信號,幅值為0～2.8 V,該調制信號幅值反映儀器實際工作高壓瞬時發(fā)射功率大小,調制信號幅值根據(jù)儀器實際工作需求不斷變化。在一個高壓發(fā)射脈沖發(fā)射過程中,實測調制信號前面部分信號從0 V逐漸上升至固定電平值2.8 V,中間部分信號電平值保持不變,為固定電平值2.8 V,最后部分信號從固定電平值2.8 V下降至0 V。調制信號變化和軟硬脈沖時序控制調幅數(shù)據(jù)、載波數(shù)據(jù)變化一致,整體實測軟硬脈沖時序波形邏輯控制關系與軟件功能仿真結果吻合。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]核磁共振測井儀高壓發(fā)射控制時序設計與應用[J]. 鐘劍,李夢春,楊德龍,師光輝,黎晗,李斌.  測井技術. 2018(03)
[2]基于多匝環(huán)形線圈的核磁共振信號響應計算與試驗研究[J]. 易曉峰,李鵬飛,林君,段清明,蔣川東,李同.  地球物理學報. 2013(07)
[3]優(yōu)化重聚脈沖提高梯度場核磁共振信號強度[J]. 李新,肖立志,劉化冰,張宗富,郭葆鑫,于慧俊,宗芳榮.  物理學報. 2013(14)
[4]基于FPGA的核磁共振測井儀控制邏輯設計[J]. 于慧俊,肖立志,V.Anferov,S.Anferova,朱萬里,劉化冰,郭葆鑫.  波譜學雜志. 2012(02)



本文編號：3298265