交叉偶极阵列声波测井仪信号处理电路的抗干扰设计

针对交叉偶极阵列声波测井仪高温、强背景噪声的作业环境,通过深入分析噪声源,采取信号滤波和优化的布局布线等技术手段设计交叉偶极声波信号处理电路。着重阐述了恶劣环境下前置预放大电路、高精度带通滤波器和逻辑控制等功能模块的抗干扰设计。试验结果表明,该处理电路能在井下恶劣环境中稳定可靠工作,有较强的噪声抑制能力,完全满足工业生产作业的需要。     

交叉偶极声波测井的数据采集与处理电路设计

针对多通道声波数据采集时序控制复杂的特点,设计了一种基于DSP和FPGA的声波数据采集与处理电路.设计中在FPGA内部构造4个异步FIFO作为模数转换器和DSP之间的数据缓存器,并由DSP实现LZW数据压缩算法等数据处理,电路协调一致地完成8路信号的采集与处理操作.实践表明,该电路能够稳定可靠地工作,达到了井下声波信号采集的要求.     

基于稀疏表示的阵列声波测井仪数据无损压缩传输方法

交叉多极子阵列声波测井仪在井下信号采集的同时,采用无损压缩提升单位时间内上传数据量,是目前主流的仪器上传带宽增加方式。针对传统压缩方法压缩率较低,导致仪器在单位深度地层工作时长过长的问题,从信号稀疏表示的角度出发,对采集的多路声波波列采用预先构建的稀疏变换矩阵进行稀疏变换,将求解的稀疏表示系数和其重构信号与原始信号的误差进行压缩编码上传;地面系统通过相同的稀疏变换矩阵进行信号重构,实现解码;其中,稀疏变换矩阵采用K-SVD算法进行预训练,提升稀疏变换系数的稀疏度与重构信号精度,进一步降低上传的压缩编码长度。在HB油田3口井实际测井资料的实验中,本方法与目前主流的测井数据压缩方法相比,压缩率平均提升约17.3%;在4口井的阵列声波实际测井作业的应用测试中,作业效率平均提升约20.2%。结果表明,数据压缩传输算法极大地提升了阵列声波测井时效,在保证数据采集质量的同时,实现了阵列声波仪器的高速测量。     

基于阵列处理器的SVDC算法并行设计与实现

视点合成失真算法(Synthesized View Distortion Change, SVDC)作为三维高效视频编码(3D High Efficiency Video Coding, 3D-HEVC)中改善深度图编码效率的有效途径,已成为当下三维视频领域的研究前沿之一。基于阵列处理器,利用分布式共享存储结构设计并实现一种SVDC算法的并行映射方式,并根据访存特性提出失真值计算优化方案,以像素级误差平方和(Sum of Squared Differences, SSD)计算替代单元级SSD计算。实验表明,相比于HTM平台,算法的平均性能可以提升19.03%,所设计的失真值计算并行方案串/并加速比为2.36,使用像素级SSD计算后相比于优化前平均性能可以提升39.3%。     

硅苯与腈氧化物1,3-偶极环加成反应的理论研究

采用密度泛函理论(DFT)方法在B3LYP/6-311G(d,p)水平研究了硅苯与腈氧化物的1,3-偶极环加成反应的微观机理、势能剖面,考察取代基和四氢呋喃溶剂对反应势能剖面的影响。计算结果表明,所研究反应均以协同但非同步的方式进行,且总是Si-O键先于C-C键形成。硅苯分子中Si原子上的给电子和吸电子取代基均有利于反应的进行,而腈氧化物碳原子上的2,4,6-三甲基苯基取代基在热力学上对反应非常不利。四氢呋喃溶剂对所研究反应的势能剖面影响不大。     

面向密码逻辑阵列的可编程控制网络设计与实现

为解决粗粒度密码逻辑阵列控制开销大、控制效率低的问题,在研究主流阵列处理架构下三层控制模型的基础上,提出了一种阵列的四层控制模型,并设计了对应的可编程控制网络。在规模为4×4的可编程控制网络上实现了对AES、A5-1等对称算法的控制流映射。在65 nm CMOS工艺下,DC综合结果显示总面积为13 712μm~2,折合等效与非门数0.95万,占阵列面积0.37%。映射AES和A5-1控制流最高频率分别为1 389 MHz和1 190 MHz,达到面积小、速度快的应用需求。将四层控制模型与三层控制模型进行六个不同性能对比,前者整体性能远超后者,且能满足任意网络互连结构阵列的高效控制需求。     

1-硅萘和2-硅萘与腈氧化物1,3偶极环加成反应理论研究

采用密度泛函理论(DFT)方法在B3LYP/6-311G(d,p)水平研究了1-硅萘和2-硅萘与腈氧化物的1,3偶极环加成反应的微观机理、势能剖面及取代基对反应势能剖面的影响。计算结果表明,所研究反应均以协同但非同步的方式进行,且总是Si-O键先于C-C键形成。1-硅萘和2-硅萘分子中Si原子上的给电子和吸电子取代基均有利于反应的进行。1-硅萘和2-硅萘具有相似的反应性,且二者的反应性均高于硅苯。     

一种RS-232与GPIB之间的双向转换接口设计与实现

该文提出一种在RS-232串行接口总线和GPIB通用接口总线之间实现双向数据通信的方案。在该通信方案设计中,单片机PIC18F4620作为控制单元,完成上述两种总线数据的处理及相互转换;TNT4882作为GP1B专用接口芯片,完成GPIB信号的编译与解码;MAX232用于5VTTL／CMOS电平与12VTIA／EIA232电平之间的相互转换。文中介绍了RS-232总线和GPIB总线的特点及应用;讨论了转换接口的硬件构成及电路原理;阐述了接口电路的软件设计过程。     

短波宽带阵列信号源的设计与实现

为了在实验室给宽带阵列信号处理设备的研制、维护提供一个较好的仿真环境,介绍了一种基于多片DSP芯片ADSP-TS201S和数字上变频器AD9857构成的宽带阵列信号源,模拟实现了最大带宽为4MHz的短波宽带阵列信号。主要包括系统设计方案、系统硬件设计和DSP软件设计等。     

面向3DTV的高分辨率摄像机阵列设计与实现

当前摄像机阵列采集的视频分辨率与帧率普遍不高,还不能满足制作高质量3DTV节目的需要。设计与实现了一种高分辨率摄像机阵列,可以依据应用需要,自由配置为27fps帧率1280×1024分辨率,或93fps帧率640×480分辨率两种模式。讨论了该摄像机阵列的总体结构设计、摄像机单元设计、同步控制机制与实时存储技术等。     

阵列声波井下信号采集与处理系统设计

针对阵列声波测井中声波全波列信号的特点,设计了一种满足实际生产作业要求的井下信号采集与处理系统。该系统以80C186为控制核心,主要实现与地面系统的通信和整个井下系统的控制;采用多片TMS320VC5416构成多通道实时信号处理电路,用于实现数字滤波、波形叠加、首波到时提取等处理。同时,阐述了基于短窗-长窗能量比算法的首波提取技术及其实现。     

一种可用于声波测井仪的双总线通信设计

设计了一种基于eCAN总线和RS485总线的双总线架构用于声波测井仪器与遥测系统的通信,其中CAN总线实时双向通信用于仪器控制,而RS485总线作为数据专用通道进行单向快速传输.设计了基于FIFO缓冲和状态机的数据传输转换接口,并提出了相应的通信协议与流程.测试表明,设计可在150℃、CAN总线速率为800 kbit/s、RS485总线速率为6 Mbit/s时稳定工作.该方案能有效地提高数据传输效率,有助于提高测井速度.     

声波测井圆环阵指向性设计

常规的单极子发射声波没有指向性,能量损失过多,用模态分解的方法设计出合适的阵列加权系数,就可以控制圆环阵的辐射主瓣角宽和旁瓣级,以利于在任意地层中有效激励滑行纵横波和减少能量损失.通过comsol有限元软件对圆环阵声波辐射数值模拟的例子,分析了圆环阵的辐射指向性对声波测井中各种模式波的接收幅度和到达时间的影响.结果表明,只要在圆环阵的各阵元上施加合适延迟时间合适幅度的激励信号,就能根据不同的实际情况设计出各种主声束的宽度和方向.圆环阵的使用可明显地改善声波测井的测量质量,为声波辐射器在石油勘探中的应用提供一定理论依据.     

随钻声波测井仪总线转换接口设计

针对随钻声波测井仪器的装配调试及实际测控需要,开发了一种用于随钻声波测井数据通信的USB-CAN总线转换接口和相应的地面测控软件.通过对USB总线以及CAN总线的通信协议进行分析研究,并结合随钻声波测井数据命令传输特点,以USB控制芯片CY7C 68013A和CAN控制器SJA1000为核心设计了一种可靠的总线转换接口电路,并基于USB主控芯片编写了接口电路的固件程序.开发了与接口电路对应的上位机USB驱动程序,根据仪器总线通信协议编写的应用程序可以实现仪器控制命令下发、测井数据上传、波形显示、文件存储与回放等功能.     

随钻声波测井仪井下信号采集与处理系统设计

针对随钻声波测井信号的特点,设计了一种基于"DSP+ADC"的井下信号采集与处理系统。介绍了电路的硬件结构和软件设计流程,重点描述了6通道模拟信号的高精度同步采样方法及数据压缩算法。设计中充分利用了DSP的丰富资源,实现各种控制及数据传输接口,并完成相应的数据处理。实验结果表明,该电路的设计满足随钻声波测井的实时性、低功耗要求,在井下高温高压恶劣环境中能够可靠地长时间工作。     

USB在阵列声波测井数据采集中的应用

提出了一种基于通用串行总线(USB)的阵列声波测井数据采集系统,该采集系统的构成模块包括模拟信号处理、高速数据采集子系统、采集控制器、串行数据和控制接口以及主机接口等;以CPLD担当数据采集控制器,采集深度、速率等参数可根据实际需要动态设置,从驱动程序初始化和卸载、设备启动、设备控制和数据读写等方面详细分析了用于数据采集系统的USB驱动程序设计,基于14位ADC的采集电路实测信噪比不小于65dB;该采集系统可用于井下阵列声波测井仪调试,以及实验室声波换能器性能测试。     

声波测井模拟电路老化及检测系统研制

为提高阵列化声波测井仪器的可靠性,研制了声波测井仪模拟电路老化及检测系统;该检测系统的硬件以PXI系统为硬件平台,扩展相关的辅助专用硬件实现;基于LabVIEW平台,开发了控制及数据处理软件,实现了声波测井模拟电路的全自动老化和在线检测;在数据处理过程中以数字相敏检波算法代替拟合算法来计算失真度,简化了计算复杂度,提高了计算的准确性;该检测系统具有良好的稳定性和可扩展性,极大提高了阵列化声波测井仪器模拟电路老化和检测效率,为新型高端声波测井仪器和现行声波测井仪器的可靠性提供了保障。