出，电池的续航能力完全满足需要。
[0034]如图4所示的MCU板，由一块ARM板搭建而成，实现存储控制、通信控制、AD采集；本实施例中，ARM通过SPI连接8M bytes FLASH,64K bytes EEPROM和AD芯片，ARM通过ISB连接发射和接收控制板并通过电平变换连接至+15V的TSB总线；ARM板的型号采用AT91SAM7X256 ;AD芯片的型号采用AD7888，实现采集电源、震动、温度、监测发射电流。
[0035]如图5所示的发射和接收控制板，由FPGA板搭建而成，本实施例中FPGA采用的型号是A3P250 ；FPGA连接发射板电源控制和接收电源控制的电路，从而控制信号发射板和信号接收板的电源」通过ISB或SPI方式连接通信数据存储板，通过SPI方式连接DAC和DDS，FPGA通过片选控制连接可变增益选择输出电路后连接信号发射板一和信号发射板二，并接收信号接收板一和信号接收板二采集到的信号；DAC同时连接DDS，DDS通过可变增益选择输出连接信号发射板。
[0036]如图6所示的信号发射板的工作原理图，其作用是实现功率放大，本实施例中的拟选器件如下:
[0037]功放:LM7171AM，24V供电，输出电流100mA，温度等级85° ;
[0038]功放:EL2008CT，24V供电，输出电流1A，温度等级0?70°，结温175°。
[0039]如图7调谐板的原理图所示:信号通过功放以后进入调谐板电路的变压器T1，变压器输出的一端通过电容Cl、C2、电感L1三者并联的电路后，通过电容C3、C4的并联电路后输出，变压器的另一端直接输出，输出后信号连接发射天线。
[0040]如图8所示的前放板电路原理图，接收天线信号通过变压器后一端经去噪放大处理后送入信号接入板，另一端接入并联的两个电阻后分别接入电源和地。所述去噪放大所使用的电路为本领域技术人员的常规选择。该放大电路用于将uV甚至nV级小信号放大，并进行了抗造处理，使得信号满足后序处理的要求。本实施例中实现去噪放大功能的是低噪高带宽放大器CLC425AJE，温度等级为85°。
[0041]如图9所示的信号接收板的原理图，经低噪放大处理后的信号再次经放大，并与发射和接收控制板发送的本振信号一起经混频处理，处理后滤波、AD转换，然后进入发射和接收控制板。本实施例中滤波器采用巴特沃斯2阶带通滤波器，A/D转换器为16位。
[0042]MCU实现的功能包括:将获取的两路电磁波信号的AD采集值，通过数字相关法算法模型计算出两路信号的相位差以及幅度比，同时提供系统状态的监测功能，包括系统电源、温度、震动、以及发射电流的监控，此外实现了与地面或MWD探管的通信和数据交换。
[0043]发射和接收控制板实现的功能包括:FPGA控制发射天线以配置的采集间隔时间交替输出F = 2MHz或者400kHz的电磁波信号，并且发射功率可控制，同时控制接收端以4倍频通过高速AD实时采集频率约为17KHz的两路电磁波信号，取样7000个点，其中将前1000个点数据丢弃，抽样后面6000个点，通过相关算法处理得到计算采集信号的相位差和幅度比中间参数。然后通过中断方式通知API板的MCU，MCU获取数据后做后续处理，从而得计算出到信号相位差和幅度比。
[0044]整个系统有两种工作模式，通信模式和工作模式，而工作模式中又分为低功耗模式和正常发射模式。系统上电后自动进入工作模式的低功耗模式，只有地面系统或MWD探管发送命令退出低功耗模式后，系统进入发射模式，此时MCU板根据配置的采集时间循环从发射和接收控制板获取电阻率数据，做相关校正处理后进行存储。如接收到MWD探管的获取数据命令后，将当前数据的组装、上传给MWD探管。
[0045]通过专门的模式转换方法可以使系统进入通信模式下，此时地面系统可对仪器进行配置、AD测试、诊断、以及数据下载操作。只有在“退出通信”完成后，才能退出通信模式，回到工作模式，默认先进入工作模式的低功耗模式，只有地面系统在通信模式中配置成发射模式时，系统直接进入工作模式的发射模式。
[0046]上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是发明并不限于上述的实施方式，在本领域普遍技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化，变化后的内容仍属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种多频电磁波电阻率测量系统，其特征在于:包括主控单元、设有发射天线的发射单元、设有接收天线的接收单元、地面系统和MWD探管；所述主控单元内包括MCU板、发射和接收控制板；所述MCU板使用一块ARM板搭接而成，通过仪器总线与MWD探管连接实现通信控制，通过内部总线控制发射和接收控制板，所述地面系统对所述MCU板内的数据进行配置和下载；所述发射和接收控制板利用FPGA实现，所述发射和接收控制板控制发射单元发射电磁波、控制接收单元接收信号、处理接收的信号。2.如权利要求1所述的一种多频电磁波电阻率测量系统，其特征在于:所述发射单元包括信号发射板、调谐板，所述接收单元包括前放板、信号接收板；所述发射和接收控制板依次通过信号发射板、调谐板后通过发射天线将电磁波发出；所述接收天线采集的电磁波依次通过前放板、信号接收板后传送至发射和接收控制板。3.如权利要求1或2所述的一种多频电磁波电阻率测量系统，其特征在于:所述ARM板外接FLASH、EEPROM和AD芯片。4.如权利要求3所述的一种多频电磁波电阻率测量系统，其特征在于:所述FPGA通过DAC、DDS和可变增益选择输出电路实现多频率输出；FPGA通过ISB或SPI方式连接通讯数据存储板，FPGA控制发射板电源和接收板电源。5.如权利要求4所述的一种多频电磁波电阻率测量系统，其特征在于:所述MCU板由带有电源板的电池供电。6.如权利要求5所述的一种多频电磁波电阻率测量系统，其特征在于:所述前放板用于信号放大。7.如权利要求2所述的一种多频电磁波电阻率测量系统，其特征在于:所述信号接收板接收的信号包括采集的信号和由发射和接收控制板发出的本振信号。8.如权利要求1所述的一种多频电磁波电阻率测量系统，其特征在于:所述发射天线为四个，所述接收天线为二个。
【专利摘要】本发明提供了一种多频电磁波电阻率测量系统，包括主控单元、设有发射天线的发射单元、设有接收天线的接收单元、地面系统和MWD探管；所述主控单元内包括MCU板、发射和接收控制板；所述MCU板使用一块ARM板搭接而成，通过仪器总线与MWD探管连接实现通信控制，通过内部总线控制发射和接收控制板，所述地面系统对所述MCU板内的数据进行配置和下载；所述发射和接收控制板利用FPGA实现，所述发射和接收控制板控制发射单元发射电磁波、控制接收单元接收信号、处理接收的信号。本发明所采用的硬件执行效率高，分工协作，能够有效、准确地测量井下地质的电阻率；测井的准确度和精度高；且成本相对较低，可靠性好。
【IPC分类】E21B49/00, E21B47/13
【公开号】CN105422087
【申请号】CN201410468431
【发明人】何明, 李英波, 刘金柱
【申请人】北京环鼎科技有限责任公司
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2014年9月15日