一种基于CPLD的多通道波形测井数据高精度实时采集系统的制作方法

本实用新型涉及一种波形测井数据采集系统。

背景技术：

数据采集系统是获取测井信息的基本手段，是一门以传感器、测量与处理、微型计算机等技术为基础的应用技术，它研究信息数据的采集、存储、处理及控制等，具有很强的实用性。从传统的纯硬件数据采集到现今的软硬件结合，数据采集系统发展迅速，具有高速度和高精度的特点。目前，数据采集系统常采用多片、多通道并行接口模式，该模式难以满足测井数据采集的高精度与便捷移动需求，主要问题体现在：

（1）测井数据采集受干扰信号多，常用采集系统利用一级放大器控制及滤波处理，本实用新型针对波形测井数据特点，采用二级放大控制与带通滤波相结合，提高信噪比。首先对全波信号进行一级放大，提高带通滤波降噪效果，利用程控增益调整二级放大，使波形显示更精确，同时采用多路模拟开关控制信号选择，降低集成开关导通电阻所产生的高误差，提高信噪比，实现信号高精度采集；

（2）常用采集系统采用多片、多通道并行接口信号预处理与A/D转换模式，具有采集速率高的优点，但系统体积大，移动便捷性差，设计成本高。波形测井信号频率通常低于20KHz，采用模拟开关控制信号输入，A/D转换器等处理器电路只需一路即可实现信号实时采集，无需A/D转换器进行地址选择，节省运算周期与设计成本，系统体积小，移动便捷。

技术实现要素：

本实用新型针对波形测井数据特点，有效克服现有技术不足，设计一种多通道波形测井数据高精度实时采集系统。

本实用新型的技术方案在于：

一种基于CPLD的多通道波形测井数据高精度实时采集系统，包括依次连接的模拟信号输入单元、信号处理单元、信号存储单元及外部PC主机；所述的模拟信号输入单元包括依次连接的传感器以及一级放大器；所述的信号处理单元包括依次设置的滤波控制单元、程控增益调整单元以及A/D转换控制单元，一级放大器与滤波控制单元连接；还包括主控制器，主控制器与滤波控制单元、程控增益调整单元、A/D转换控制单元以及外部PC主机分别连接。

该波形测井数据经传感器传输，一级放大器进行全波放大，滤波控制单元、程控增益调整单元以及A/D转换控制单元从主控制器接受指令，主控制器通过内部地址总线对滤波控制单元、程控增益调整单元以及A/D转换控制单元实现控制，通过滤波控制单元实现降噪、程控增益调整单元实现二级调整波形信号增益、A/D转换控制单元实现信号转换，并将数据存储在信号存储单元，通过内部数据总线控制将数据地址映射至主控制器的外部地址空间,进而控制数据按先进先出原则传输至主控制器。并通过主控制器控制将信号存储单元中的数据输出至PC主机。

所述的模拟信号输入单元为多路；还包括信号选择器，所述信号选择器一端与各支路的一级放大器连接，另一端与主控制器连接。

通过主控制器控制信号选择器对第一道模拟信号进行滤波、增益调整及A/D转换，并检测Eoc信号,若为上升沿时，则将数据存储至信号存储单元；每道模拟信号重复上述操作，并在每道模拟信号结束后由主控制器判断所有通道A/D转换是否完成，若未完成,则重复对下一道模拟信号转换，直至完成所有模拟信号的处理，进而实现多通道信号采集。

所述的信号存储单元为FIFO存储器控制单元，FIFO存储器控制单元与PC主机之间通过数据缓存控制单元连接；所述数据缓存控制单元还与主控制器连接；主控制器控制将FIFO存储器控制单元中的数据输出至PC主机。

所述的信号选择器型号为ADG201。

所述的程控增益调整单元为PGA放大控制单元，型号为PGA202或者PGA203。

所述的A/D转换控制单元为A/D转换器，所述A/D转换器型号为ADC0809。

所述的FIFO存储器控制单元型号为IDT7203。

所述的一级放大器型号为TL082。

所述的主控制器为CPLD，其型号为lattice1032。

本实用新型的技术效果在于：

（1）针对波形测井数据特点，采用一级放大器以及程控增益调整单元的二级放大控制，提高信噪比。首先对模拟信号进行一级放大，提高带通滤波降噪效果，程控增益调整单元二级放大，使波形显示更精确；

（2）采用主控制器控制信号选择器选择路径，降低集成开关导通电阻所产生的高误差，提高信噪比，实现信号高精度采集；

（3）波形测井信号频率通常低于20KHz，只需一路即可实现信号实时采集，无需A/D转换器进行地址选择，节省运算周期与设计成本，系统体积小，移动便捷；

（4）本实用新型的系统功能明确，硬件电路简洁，控制过程设计合理，系统体积小，移动便捷，具有多通道、高精度与实时数据采集的特性，可广泛用于波形信号采集等领域。

附图说明

图1为本实用新型系统组成框图。

图2为本实用新型一级放大电路的电路图。

图3为本实用新型滤波控制单元电路图。

图4为本实用新型程控增益调整单元的电路图。

图5为本实用新型主控制器引脚接线电路图。

图6为本实用新型控制器时序控制流程图。

具体实施方式

一种基于CPLD的多通道波形测井数据高精度实时采集系统，包括依次连接的模拟信号输入单元、信号处理单元、信号存储单元及外部PC主机；所述的模拟信号输入单元包括依次连接的传感器以及一级放大器；所述的信号处理单元包括依次设置的滤波控制单元、程控增益调整单元以及A/D转换控制单元，一级放大器与滤波控制单元连接；还包括主控制器，主控制器与滤波控制单元、程控增益调整单元、A/D转换控制单元以及外部PC主机分别连接。该波形测井数据经传感器传输，一级放大器进行全波放大，滤波控制单元、程控增益调整单元以及A/D转换控制单元从主控制器接受指令，主控制器通过内部地址总线对滤波控制单元、程控增益调整单元以及A/D转换控制单元实现控制，通过滤波控制单元实现降噪、程控增益调整单元实现二级调整波形信号增益、A/D转换控制单元实现信号转换，并将数据存储在信号存储单元，并通过主控制器控制将信号存储单元中的数据输出至PC主机。

所述的模拟信号输入单元为多路；还包括信号选择器，所述信号选择器一端与各支路的一级放大器连接，另一端与主控制器连接。通过主控制器控制信号选择器对第一道模拟信号进行滤波、增益调整及A/D转换，并检测Eoc信号,若为上升沿时，则将数据存储至信号存储单元；每道模拟信号重复上述操作，并在每道模拟信号结束后由主控制器判断所有通道A/D转换是否完成，若未完成,则重复对下一道模拟信号转换，直至完成所有模拟信号的处理，进而实现多通道信号采集。

其中，所述的信号存储单元为FIFO存储器控制单元，FIFO存储器控制单元与PC主机之间通过数据缓存控制单元连接；所述数据缓存控制单元还与主控制器连接；主控制器控制将FIFO存储器控制单元中的数据输出至PC主机。所述的信号选择器型号为ADG201。所述的程控增益调整单元为PGA放大控制单元，型号为PGA202或者PGA203。所述的A/D转换控制单元为A/D转换器，所述A/D转换器型号为ADC0809。所述的FIFO存储器控制单元型号为IDT7203。所述的一级放大器型号为TL082。所述的主控制器为CPLD，其型号为lattice1032。