核脉冲信号数字高斯成形模型的建立与仿真.pdf

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1、第３６卷第２期物探与化探Ｖｏｌ．３６，Ｎｏ．２２０１２年４月ＧＥＯＰＨＹＳＩＣＡＬ＆ＧＥＯＣＨＥＭＩＣＡＬＥＸＰＬＯＲＡＴＩＯＮＡｐｒ．，２０１２基于直接数字合成技术的随钻电阻率测井仪器的设计与实现潘光玮，冯泽东，何源，况丽丽，赵国臣，石峻峰（中天启明石油技术有限公司，北京１００１９５）摘要：介绍直接数字频率合成技术的基本原理，提出了应用直接数字频率合成芯片设计随钻电阻率测井仪器混频电路的硬件实现，通过Ｐｓｐｉｃｅ仿真分析，证明了该系统实现简单，控制精度高。关键词：直接数字频率合成技术；电磁波电

2、阻率；随钻测井中图分类号：Ｐ６３１文献标识码：Ａ文章编号：１０００－８９１８（２０１２）０２－０２５３－０３石油是非常重要的能源，与我们的生活息息相到一个高精度频率的本振信号，与接收到的电磁波关。多分支井与我国陆相沉积油层薄及油层多的特进行混频处理。本振信号越稳定，精度越高，混频后点相适应，对油田稳产及稠油油藏的高效开发具有得到的用来比较的信号精度就越高，反演计算出的重要意义。随钻测量系统可以为多枝导流井井眼轨电阻率也就越精确。迹控制提供地质导向，保证多枝导流井始终在油层目前频率合成技术主要分为

3、３类。第一类为间中钻进，最大限度地增加稠油油藏的裸露面积，高效接合成法，即ＰＬＬ锁相式频率合成，ＰＬＬ具有频带开发稠油。而目前国外随钻测量仪器，租售价格昂宽、工作频率高、频谱质量好等优点，不足之处是要贵，成本高，国内随钻仪器研究刚刚起步，技术不成想获得高分辨率频率，频率建立时间非常长。第二熟。因此，作为多枝导流技术的一部分，随钻电阻率类方法是直接模拟合成法（ＤＡＳ），通过模拟电路实测井技术的研究就显得尤为重要。现多级的连续混频分频，获得很小的频率步进，但电路复杂，不易集成。第三类也是目前应用最多

4、１技术简介的———直接数字合成法（ｄｉｒｅｃｔｄｉｇｉｔａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙｓｙｎ电磁波电阻率测井仪器通过测量电磁波在地层ｔｈｅｓｉｓ，简称ＤＤＳ或ＤＤＦＳ），ＤＤＳ技术突出的优点是中传播后幅值与相位变化量的方法来计算电阻率。输出波形灵活且相位连续、频率稳定度高、输出频率该仪器分为发射器和接收器两部分。两个接收器分分辨率高、频率转换速度快、输出相位噪声低、集成别接收发射器发射出的电磁波，电阻率仪器对接收度高、功耗低、体积小等，使其在频率合成技术中被［１－２］器接收到的两个电磁波进行幅值和相位

5、比较，用幅广泛应用。值比值及相位差值反演出电阻率值，该电阻率值即２ＤＤＳ基本工作原理为被测地层的电阻率。在电阻率测量系统中，最大的设计难点在于得典型的ＤＤＳ原理方框图如图１所示。它包括图１典型ＤＤＳ的原理框图收稿日期：２０１１－２－１０基金项目：国家科技重大专项“大型油气田及煤层开发”研究课题“多枝导流适度出砂技术”（２００８ＺＸ０５０２４０３）·２５４·物探与化探３６卷如下基本的部件：相位累加器；相位—幅度变换器，换器的精度决定。［３］即正弦查表ＲＯＭ；Ｄ／Ａ变换器；低通滤波器。例如，如果一

6、个直接频率合成专用芯片有３２位图中ｆｒ是参考信号，由高稳定度的晶体振荡器的频率调整字，那么它所合成的频率在５０ＭＨｚ的产生，用于保证ＤＤＳ各个部件同步工作。相位累加参考时钟频率下分辨率达到０．０１１６Ｈｚ。这里，０≤３２器类似于一个简单的计数器，它是由Ｌ位存储数字Ｐｆｓｗ≤２。此时如果想合成一个１．９９８ＭＨｚ的频相位增量字的频率寄存器及后接的Ｌ位全加器和率，设置Ｐｆｓｗ＝１７１６２６８９３，则相位寄存器组成。全加器和相位寄存器常常是合并１７１６２６８９３×５０ｆ＝＝１．９９７９９９９９ＭＨｚ，

7、３２在一起的。数字输入相位增量字（Ｐｆｓｗ）进入频率寄２存器后，在每个参考时钟周期或者脉冲期间，标识相其精度非常高。位增量的数值就加到容量正比于输出信号相位的数３系统硬件字累加器中。在同样的时间内，累加器的值传递给正弦查表ＲＯＭ，然后ＲＯＭ输出给Ｄ／Ａ变换器。Ｄ／本电磁波电阻率测量系统的硬件电路主要由前Ａ变换器产生一系列的以时间脉冲速率抽样的电压端电路、混频电路、ＤＳＰ电路组成（图２）。前端电路阶跃，最后经低通滤波器平滑输出。负责将接收到的３ＭＨｚ频率的信号进行滤波放大，ＤＤＳ输出信号的频率为ｆ

8、＝（Ｐ×ｆ）＋２Ｎ，最将处理后的３ＭＨｚ信号送给混频电路进行混频。０ｆｓｗｒ小相位分辨率为ΔＫ＝３６０°＋２Ｍ；式中，ｆ为ＤＤＳ输电路中应用直接数字频率合成器芯片ＡＤ９８３０，ｒ入参考时钟频率，Ｎ为频率寄存器的位数，Ｍ为相位该芯片是ＡＤ（ａｎａｌｏｇｄｅｖｉｃｅｓ）公司采用先进的ＤＤＳ偏移寄存器的位数。由公式可见，Ｐｆｓｗ决定着输出信技术生产的高集成度ＤＤＳ器件。它允许最高输入号的频率值，最小频率分辨率则由频率寄存器的位时钟５０ＭＨｚ，内置高性能的１０ｂｉｔ数／模转换器。数Ｎ决定，Ｎ越大，频率分