连续波泥浆脉冲器维保装置设计

作     者：倪星雨 

作者单位：电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李焱骏

授予年度：2022年

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 082001[工学-油气井工程] 08[工学] 

主      题：随钻测井 连续波泥浆脉冲器 维保装置 井下存储 

摘      要：连续波泥浆脉冲传输技术是测井技术中的一个重要研究方向,在现有的泥浆脉冲传输方式中,连续波泥浆脉冲传输方式具有传输速率快、抗干扰能力强等优点。在连续波泥浆脉冲器的应用和仪器研制过程中,需要对脉冲器进行维护保养,包括仪器的功能测试、数据存储、软件更新等问题,因此提出了连续波泥浆脉冲器维保装置的设计需求。本文设计的连续波泥浆脉冲器维保装置由存储模块、通信模块和测试软件三部分组成。存储模块的主要功能是在连续波泥浆脉冲器工作时,使用FPGA作为主控器,控制NOR Flash芯片、EEPROM芯片、接口芯片等的工作时序,实时存储电机的运动轨迹和Q轴电流、存储状态,并实现上位机对数据的高速下载。为了实现长时间的可靠通信,本文设计中使用EEPROM芯片记录Flash的已写帧数和当前的存储状态。存储模块通过CAN总线与电机驱动控制电路通信,通过RS485总线与上位机软件通信,存储模块在收发数据时,对数据从数量和准确率两个方面进行检查,存储数据的同时更新EEPROM中的存储状态。通信模块的主要功能是实现上位机与电机驱动控制电路之间的通信,包括指令转发和接收数据。通信模块转发的指令分为两种:通过RS485总线发送的指令和通过TBUS总线发送的指令。通信模块使用FPGA作为主控器,上位机软件发送的指令经过FPGA解码后发送给后续电路,接收到的数据经过FPGA编码传输给上位机,同时FPGA控制HI 15530芯片实现曼彻斯特码的转换。后续的调制解调电路实现曼彻斯特码与TBUS总线之间的信号传输。在设计维保装置软件之前,本文使用UML建模语言对维保装置软件进行需求分析和结构分析,来明确测试维保装置需要实现的功能,包括仪器配置、数据采集与处理、电机控制、数据通信、DSP固件在线升级等功能。然后使用Qt Creator软件实现测试软件的用户界面设计和功能模块设计,功能模块主要分为软件配置模块、串口通信模块、DSP在线升级模块等。最后本文阐述了对维保装置的功能进行的验证测试,包括维保装置的通信功能、数据读写功能、高温下工作能力、DSP在线升级功能等测试,并对测试结果进行了深入分析,测试结果表明维保装置的设计满足设计要求。