基于FPGA的超声波成像测井分析系统研究.pdf

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1、一可

2、_t薯摊晨ELECTR0NIC电M子EAS测URE量MEN技T术TECHNOLOGY第230815卷年第3月3期基于FPGA的超声波成像测井分析系统研究*周杨陆云峰李会银(中国石油大学(华东)地球科学学院青岛266580)摘要：分析超声波电视测井仪器采集电路和采集信号的特点。推出一种可简化井下部分采集电路方法，利用高速的采集芯片ADC和可编程逻辑控制器件FPGA实现这一回波信号分析过程。通过Quartus软件Verilog语言对系统进行分状态机、发射及PWM、通信、A／D、PHA模块化设计，通过2路PWM产生高压脉冲激励超声波探头发射超声波，用FPGA采集系统分析回波幅度和判断回波时间，

3、最后利用Modelsim软件仿真各个模块功能，最终调试仿真结果表明该系统可以很好判断回波时间以及幅值，同时大大简化井下电路板的尺寸。关键词：超声波测井；高速ADC；FPGA；回波分析中图分类号：TP274．2文献标识码：A国家标准学科分类代码：440．50ResearchofFPGA-basedultrasonicTVimagingloggingtoolanalysissystemZhouYangLuYunfengLiHuiyin(SchoolofGeosciences，ChinaUniversityofPetroleum，Qingdao266580，China)Abstract：Thispa

4、peranalyzesthecharacteristicofsamplingcircuitandsamplingsignalofUltrasonicTVImagingLoggingTool，introducesakindofmethodcansimplifytheundergroundpartacquisitioncircuit．Byusinghigh—speedacquisitionchipADCandprogrammablelogiccontroldeviceFPGAtorealizetheechosignalanalysisprocess．ThroughQuartussoftwarean

5、dVerilog1anguagedesignsystem，statemachine，PWM，communication，A／DandPHAmodular，by2roadPWMgeneratehighvoltagepulsetostimulateultrasonicprobetoemitultrasonicwave．JudgingechoamplitudeandechotimewithFPGAacquisitionsystem．EachmodulefunctionsimulatedbyModelsimsoftwaretointheend．Eventuallythesimulationresult

6、sshowthatthesystemcanjudgethetimeandamplitudeofechosignalbetter，andthesizeoftheundergroundcircuitboardisgreatlysimplified．Keywords：ultrasoniclogging；high-speedADC；FPGA；echosigna1analysis本系统通过总结分析现有的超声波测井采集系统电路1引言特点，结合高速发展的集成电路技术，利用高速ADC芯片超声波成像测井仪可以较直观地反应地层的一些物理和FPGA器件对该测量系统进行软件化，模块化。再通过特征，如岩性界面、裂缝分布

7、、孔洞的分布和发育情况。在Quartus和Modelsim软件进行设计和仿真验证，使得该系套管井中检测射孔的部位、孔分布情况以及射孔的质量等。统在满足测量要求下大大简化硬件电路，节省大量的井下由于井下作业和地下水的腐蚀等原因，可能造成套管变形电路板空间资源。利用成熟的现代技术近一步提高测井仪和腐蚀破损]，影响油井的正常的生产。超声波成像测井器电路集成度。图像可以为修井作业提供重要信息资料，如寻找套管破损位置、估计套管变形和破损程度等，这些资料将为套管修复2问题提出作业提供重要依据。超声波在非均匀介质中传播时，如果在多数超声波仪器数据采集系统中，接收换能器接遇到波阻抗不连续的界面，就会发生超声波

8、反射的现象。收的信号送入放大检测模块进行信号处理。典型的放大检这样，可以测量反射信号的幅度和从发射到接收到回波信测模块就是脉冲幅度分析电路(pulseheightanalysis，号的时间]。利用基于现场可编程门阵列(fieldPHA)，包括增益控制仪、峰值检测、A／D转化、首波检测和progarmmablegatearray，FPGA)的数据采集系统可测量逻辑控制等构成，系统如图1所示。超声波测