The invention discloses a collection, processing and control circuit of an ultrasonic phased array borehole wall imaging system, which includes: a FPGA chip (1), a DSP chip (2), a CAN bus interface chip (4) and a RAM memory chip (6); the CAN bus interface chip (4) is used to send parameters and commands of the ground system to a DSP chip (2), and is responsible for packaging data after processing the DSP chip (2). The DSP chip (2) is used to send the parameters and commands of the ground system to the FPGA chip (1) and read and process the data stored in SRAM memory chip (6); the FPGA chip (1) is used to interpret various commands issued by the ground system, complete the acquisition of wellbore echo signal and the digital signal processing of the collected data, so as to realize the echo signal. Finally, the extracted results are written into SRAM memory chip (6).
【技术实现步骤摘要】
一种超声相控阵井壁成像系统的采集、处理与控制电路
本专利技术涉及石油开采设备
,具体涉及一种超声相控阵井壁成像系统的采集、处理与控制电路。
技术介绍
油井所处地下环境恶劣,井壁易产生裂缝、腐蚀、变形等损伤,从而造成安全隐患缩短油井寿命,因此对于油井井壁的检测与防护具有非常重要的意义。超声井壁成像检测技术即是利用油井井壁反射回波幅度信息,以回波幅度图的形式直观地显示井壁状况,从而达到监测井壁质量的目的。作为超声井壁成像检测的一种,超声相控阵井壁成像检测技术由于具有无需探头旋转、聚焦点可调等优点,近年来得到了广泛的关注并具有广阔的应用前景。采集、处理与控制电路是超声相控阵井壁成像检测系统的极为重要的组成部分,完成对相控阵系统各通道发射参数的控制,以及对接收的井壁回波信号的采集处理与增益调节。相较于传统的单发单收式探头的井下成像系统,超声相控阵井壁成像检测系统的发射/接收通道众多,因此井下电路采集和处理的数据量随之倍增,并需要和地面控制系统之间进行实时通信,这就对采集、处理与控制电路的数据吞吐能力和数据处理速度提出了更高的要求。并且,考虑到目前井下通用电缆采用CAN总线通信方式,若将该总线协议转换算法集成于井下电路中,必然会占用较多的硬件资源。目前超声相控阵系统中常采用的采集、处理与控制电路的基本架构主要采用基于DSP或FPGA的设计。DSP具有良好的计算能力,通用性强,开发周期短。但DSP芯片灵活性差,且其计算过程仍由软件来控制硬件实现,在受限于井下电缆数据传输速率的情况下,无法将大量的井壁回波数据及时处理并上传至地面系统,最终影响井壁成像系统的实时性。 ...
【技术保护点】
1.一种超声相控阵井壁成像系统的采集、处理与控制电路,所述电路包括:FPGA芯片(1),DSP芯片(2),CAN总线接口芯片(4)和SRAM存储芯片(6);所述CAN总线接口芯片(4),用于将地面系统的参数设置和命令发送给DSP芯片(2),并负责将DSP芯片(2)处理之后的打包数据传送到地面系统;所述DSP芯片(2),用于将地面系统的参数设置和命令发送给FPGA芯片(1),同时读取存储在SRAM存储芯片(6)中的数据并进行处理;所述FPGA芯片(1),用于解释地面系统下发的各种命令,完成超声相控阵发射电路的发射脉冲宽度、发射阵元、发射延时的控制和信号增益的自动控制,完成井壁回波信号采集以及对采集数据进行数字信号处理,实现回波信号的数字波束形成和井壁回波幅度与到时数据的提取,最终把提取后的结果写到SRAM存储芯片(6)中。
【技术特征摘要】
1.一种超声相控阵井壁成像系统的采集、处理与控制电路,所述电路包括:FPGA芯片(1),DSP芯片(2),CAN总线接口芯片(4)和SRAM存储芯片(6);所述CAN总线接口芯片(4),用于将地面系统的参数设置和命令发送给DSP芯片(2),并负责将DSP芯片(2)处理之后的打包数据传送到地面系统;所述DSP芯片(2),用于将地面系统的参数设置和命令发送给FPGA芯片(1),同时读取存储在SRAM存储芯片(6)中的数据并进行处理;所述FPGA芯片(1),用于解释地面系统下发的各种命令,完成超声相控阵发射电路的发射脉冲宽度、发射阵元、发射延时的控制和信号增益的自动控制,完成井壁回波信号采集以及对采集数据进行数字信号处理,实现回波信号的数字波束形成和井壁回波幅度与到时数据的提取,最终把提取后的结果写到SRAM存储芯片(6)中。2.根据权利要求1所述的超声相控阵井壁成像系统的采集、处理与控制电路,其特征在于,所述电路还包括:若干个ADC采样芯片(3),所述ADC采样芯片(3)用于将接收的井壁回波模拟信号转换成数字信号,并发送到所述FPGA芯片(1)。3.根据权利要求1所述的超声相控阵井壁成像系统的采集、处理与控制电路,其特征在于,所述电路还包括:时钟芯片(5),用于接收外部或板上晶振产生的数字时钟,并根据该时钟产生供各个芯片所需的时钟资源,保证电路内的各个芯片处于同步工作。4.根据权利要求1所述的超声相控阵井壁成像系统的采集、处理与控制电路,其特征在于,所述FPGA芯片...
【专利技术属性】
技术研发人员:董晗,王俊,张碧星,师芳芳,孔超,
申请(专利权)人:中国科学院声学研究所,
类型:发明
国别省市:北京,11
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