ИИС геологического исследования скважин

курсовая работа

3.3 Зонд акустического каротажа

Рисунок 22. Зонд акустического каротажа

Назначение: измерение скорости распространения звуковой волны в породе, измерение затухания звуковой волны при прохождении через породу.

3.3.1 Генератор

Рисунок 23. Плата генератора

Назначение: генерация сигнала звуковой частоты заданной формы.

В основе функционального блока лежит ЦАП с токовым выходом. Управление происходит микроконтроллером через последовательный интерфейс SPI. После ЦАП включен преобразователь ток-напряжение на ОУ.

Характеристики генератора представлены в таблице 15.

Таблица 15. Характеристики генератора

частота дискретизации

51,2 кГц

амплитуда выходного сигнала

частота выходного сигнала

100Гц - 10кГц

напряжение питания

+5В, +12В

температурный диапазон

-40…+125 град

потребляемая мощность

0,2 Вт

3.3.2 Усилитель импульса

Рисунок 24. Плата импульсного усилителя

Назначение: усиление сигнала, вырабатываемого генератором до необходимого уровня излучения гидроакустической антенной. характерной особенностью является импульсный режим работы, позволяющий достичь большей выходной мощности в импульсе по сравнению с потребляемой мощностью.

Характеристики усилителя представлены в таблице 16.

Таблица 16. Характеристики усилителя импульса

Максимальное выходное напряжение

50В

Температурный диапазон

-40…+125 град

Напряжение питания

+24В

Потребляемая мощность

25 Вт

3.3.3 Излучатель

Рисунок 25. Излучающая гидроакустическая антенна

Назначение: преобразование колебаний электрического сигнала в механические колебания. В основу положен эффект магнитострикции - механическая деформация материала под действием магнитного поля.

Характеристики излучателя представлены в таблице 17.

Таблица 17. Характеристики излучателя

Максимальное рабочее напряжение

50В

Рабочая частота

6 кГц

Излучаемая импульсная мощность

не менее 125 Вт

Диапазон рабочих температур

-40 … +130 град

Максимальное давление

85 МПа

3.3.4 Приемники

Рисунок 26. Приемная гидроакустическая антенна

Назначение: преобразование механических колебаний в электрический сигнал. В основе лежит пьезоэлектрический эффект - электризация граней пьезоэлектрического кристалла под действием давления.

Характеристики приемника представлены в таблице 18.

Таблица 18. Характеристики приемника

Диапазон рабочих частот

6±0,5 кГц

Чувствительность

не менее 104 В/Па

Диапазон рабочих температур

-40 … +130 град

Максимальное давление

85 МПа

3.3.5 Усилители

Рисунок 27. Схема инвертирующего усилителя

Назначение: приведение входного сигнала с приемников к пределу измерения АЦП ±10В. Выполнены на ОУ, включенных по инвертирующей схеме для обеспечения высокого входного сопротивления.

Характеристики усилителей представлены в таблице 19.

Таблица 19. Характеристики усилителя

коэффициент усиления

граничная частота усиления

1МГц

входное сопротивление

1Мом

максимальная амплитуда выходного напряжения

12В

напряжение питания

+12В, -12В

температурный диапазон

-40…+125 град

потребляемая мощность

0,15Вт

3.3.6 Фильтр

Рисунок 28. Схема RC-фильтра

Назначение: выделение сигнала необходимой частоты. Выполнен на R, C элементах. Температурный диапазон от минус 40 о плюс 125 град.

3.3.7 2-х канальный АЦП

Рисунок 29. Микросхема 2-х канального АЦП

Назначение: синхронная оцифровка сигналов с приемников. Конструктивно выполнен в виде микросхемы и содержит в себе: 2 одинаковых 16-разрядных АЦП поразрядного уравновешивания, тактовый генератор 25МГц, источник опорного напряжения, входной управляемый делитель для расширения диапазона измеряемого напряжения, регистр выходного кода.

Характеристики микросхемы 2-х канального АЦП представлены в таблице 20.

Таблица 20. Характеристики микросхемы 2-х канального АЦП

диапазон измеряемых напряжений

-5…+5В

-10…+10 при использовании входного делителя

напряжение встроенного ИОН

частота встроенного тактового генератора

25 МГц

максимальная частота дискретизации

500кГц

разрядность АЦП

16

тип выходного кода

параллельный 16-разрядный

температурный диапазон

-40…+125 град

напряжение питания

+5В, +12В, -12В

потребляемая мощность

0,15Вт

3.3.8 Микроконтроллер

Рисунок 30. Микросхема микроконтроллера

Назначение: управление процессом измерения, обработка результатов, обмен данными с платой телеметрии.

Характеристики микроконтроллера представлены в таблице 21.

Таблица 21. Характеристики микроконтроллера

тип микроконтроллера

МС8051

тактовая частота

50МГц

количество портов

4 8-разрядных двунаправленных порта

встроенные последовательные интерфейсы

UART, SPI

температурный диапазон

-40..+150 град

напряжение питания

+5В

потребляемая мощность

0,6Вт

3.3.9 Плата телеметрии

Рисунок 31. Плата телеметрии

Назначение: согласование интерфейса UART и биполярного фазоманипулированного кода. Конструктивно ФБ выполнен как отдельная плата. Устанавливается в скважинный прибор, используемый в комплексе.

Основу составляет микроконтроллер типа МС8051, который выполняет функцию распознавания пришедших команд, сравнение адреса прибора в команде со своим адресом, расчет контрольной суммы.

Характеристики платы телеметрии представлены в таблице 22.

Таблица 22. Характеристики платы телеметрии

тип входного сигнала

биполярный фазо-манипулированный код

диапазон напряжений входного сигнала

-30…+30В

тип выходного сигнала

UART

температурный диапазон

-40…+125 град

напряжения питания

+5В, +12В

потребляемая мощность

0,5Вт

3.3.10 Блок питания

Рисунок 32. Блок питания

Назначение: формирование напряжений питания, необходимых для работы функциональных блоков скважинного прибора из стабилизированного тока 400мА, 400Гц.

Конструктивно блок питания выполнен в виде отдельной платы. В основе лежат импульсные стабилизаторы напряжения со сглаживающими выходными фильтрами, рассчитанные на необходимые значения напряжений.

Характеристики блока питания представлены в таблице 23.

Таблица 23. Характеристики блока питания

тип используемых стабилизаторов напряжения

импульсный

рабочий ток в первичной обмотке силового трансформатора тока

400 мА

уровни выходных напряжений

+5В, +12В, -12В

температурный диапазон

-40…+125 град

максимальная выходная мощность

27Вт

Делись добром ;)