文档介绍：华中科技大学
硕士学位论文
多频核磁共振测井仪主控系统设计与实现
姓名:吴磊
申请学位级别:硕士
专业:检测技术与自动化装置
指导教师:孔力
20080605
华中科技大学硕士学位论文
摘要
核磁共振测井是目前最先进的测井方法之一,与一些常规的测井方法相比,它
具有测量精度高、泥浆污染影响小、单次测量获取信息量大等优点。核磁共振测井
仪一般由主控系统、探头、激励发射模块、辅助测量等几个部分组成,其中主控系
统承担着对其它各部分的时序控制、激励脉冲的产生和信号的采集与处理等工作任
务,是整个测井仪的核心。
论文在介绍核磁共振测井原理的基础上,并考虑其工程实现中的技术问题,对
测井中的各种观测模式进行了研究与设计。所设计的主控系统是由数字信号处理器
(DSP)和现场可编程门阵列(FPGA)及其它多组接口构成,用以完成对整个仪器的
工作时序控制、CPMG脉冲序列的生成、信号的高速采集与处理和与遥传系统(D4TG)
的实时通讯等。特别地,本系统采用先进的直接数字频率合成(DDS)技术,实现了
对脉冲频率与相位的高精度控制;专门设计的高速正交数据采集电路,具有对突发
性数据的捕获能力;提出了一种改进的相敏检波算法提取回波信号,减少了运算量,
为实现测井的实时性提供了可能。同时,在电路设计上,充分考虑主控系统高温高
压的性能,使其能在井下恶劣的环境中正常稳定的工作。此外,本文还提出通过CAN
总线的方式实现井下仪器与地面系统的通讯方案。所设计电路稳定可靠,改进了原
有通讯方式的不足,具有实时传输的能力,且通用性强。针对测井数据具有突发性
的特点,论文制定了核磁共振测井仪专有的CAN总线通讯协议,使数据传输安全可靠、
保密性强、误码率低。
这是我国首次正式对核磁共振测井仪进行的研制。经试验初步证明,所设计的
主控系统完成了与核磁共振测井仪其他部分的可靠衔接,并达到了多频率核磁共振
测井仪主控系统设计的各项功能指标和要求。

关键词: 核磁共振测井观测模式直接数字频率合成相敏检波 CAN总线

I
华中科技大学硕士学位论文
Abstract
Nuclear ic Resonance (NMR) logging is one of the most advanced logging
methord in this century. Compared to traditional logging methord, NMR logging has
many advantages such as high measurement accuracy, little formation influence, mass
information. NMR logging apparatus consists of the DSP system, antenna snode, exciter,
AUX measurement and so on. And the the DSP system is the core of whole logging tool,
it provides the control signal, generates exciting pulse, captures and processes the signal
and supplies many other functions.
Based on the introduction of the principle of NMR logging, considering the
technical problems, this paper did deep research and design of activation used in logging
work. The DSP system was consisted by Digital Signal Processor (DSP), Field
Programmable Gate Array (FPGA) and many ponents to implement the whole
device control timming, CPMG pulse sequence, and signal’s acquisition and processing.
Especially, in this system, the Direct Digital Synthesis (DDS) technology was adopted to
control the freq