随钻自然伽马测井仪研制

随钻自然伽马测井仪主要用于随钻测井过程中探测地层中的放射性元素发出的伽马射线,从而判断地层信息。该仪器设计采用了双核处理器,主处理器负责通信、存储、控制,协处理器独立完成脉冲计数,有效规避了国内外同类仪器所采用的定时采样计数方式必然存在的伽马脉冲漏计、测量精度偏低等现象。介绍了中海油田服务股份有限公司自主研制的随钻自然伽马测井仪,阐述了仪器的工程指标参数、测量原理、设计方法及现场应用情况。实际应用证明,该仪器探测范围、测量精度已达到国外同类仪器水平。     

基于51MPU的嵌入式无线传感器网络节点设计

无线传感器网络节点技术在无线传感器网络的发展中起着重要的作用,本文介绍了一种利用51内核的MPU和CC2420射频收发芯片构建的无线传感器网络节点,并开发出了基于此节点的协议栈.用户可以很容易地利用该节点扩展传感器模块,并利用协议栈编写应用程序来构建自身所需的应用系统.     

用于无线传感器网络的MAC控制加速器的设计

提出了一种基于协处理器的MAC控制加速器体系结构,其特点是兼容于IEEE802.15.4协议,还能支持S-MAC、T-MAC等其它无线传感器网络MAC协议,增强了硬件的可扩展性;阐述了协处理器实现CSMA-CA算法、S-MAC和T-MAC协议的方法,并在此基础上分析了协处理器实现的CSMA-CA算法的软件时延;在FPGA上实现了整个MAC控制加速器的设计.测试结果表明:该MAC支持20~250kbps数据传输速率,支持多协议,适应IEEE802.15.4协议要求,面积仅为30567个等效门.     

WSN中CSMA/CA协处理器的软硬协同设计

在分析了IEEE802.15.4关于无线传感器网络协议带有冲突避免的载波监听多点接入机制的基础上,通过采用独立的指令集、使用软件来控制射频接入流程的实现方式和复用伪随机数产生电路和CRC校验电路等技术,实现了节点芯片的CSMA/CA协处理器。给出采用了这种CSMA/CA协处理器结构的无线传感器网络节点基带芯片的FPGA硬件资源消耗情况,并搭建了该节点芯片与CC2420进行相互通信的测试平台,给出了测试结果,分析时延情况表明,节点芯片在资源有限的情况下获得了较高的处理速度,并实现了对多射频收发芯片支持的灵活性。     

钻井液正脉冲器原理研究

对钻井液正脉冲的基本原理进行了描述,并推导出了正脉冲幅值的理论计算公式。对国内外使用非常广泛、技术最成熟的钻井液正脉冲器的原理和工作过程进行了分析。提出了正向设计此类脉冲器的方法和思路。     

基于有限元分析的方位角误差计算和修正

为了满足定向井磁方位的高精度需求,需要准确计算方位角测量误差和分析误差来源。采用有限元分析软件,模拟了钻具在地磁场中产生的干扰磁场的变化情况。通过钻杆内部三轴磁感应强度得出方位角误差的测量值,与钻杆真实方位对比得到了方位角误差。通过控制钻杆方位角、井斜角、底部钻具组合、无磁钻铤长度、外部磁场的大小和方向等因素,来观测、分析了方位角误差的变化规律。模拟试验得出,方位角误差在钻杆的南北方向上最小,在钻杆的东西方向上最大,并随着井斜角增大而增大,这种变化呈现出正弦的变化规律;经度、纬度也会对方位角的变化产生影响,方位角误差大体上随着维度增加而增大,主要取决于当地的总磁场和磁倾角大小。研究结果表明,方位角误差与测斜数据、底部钻具组合、经度、纬度和无磁钻铤长度有密切关系,可以通过有限元模拟准确估算出不同情况下方位角误差的大小,对方位角误差进行修正。模拟结果可为工程应用中无磁钻铤、底部钻具组合的选取和方位角误差修正提供参考数据和理论依据。