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随钻测量系统信号传输方式的研究

作　者: 彭欣芸
导　师: 胡泽
学　校: 西南石油大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 随钻测量系统 MIL-STD-1553B总线协议 RS-232C标准协议信号传输
分类号: P634
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随钻测量是获取井下信息的重要技术手段,被广泛应用于水平井、定向斜井等钻井作业中。井下信息实时、安全地传输到地面是随钻测量的关键技术之一。本文重点研究井下测量系统与随钻测量系统的信号传输方式。设计用MIL-STD-1553B总线协议和RS-232C标准协议两种方法实现系统间的信号传输。MIL-STD-1553B总线协议具有传输速率快、可靠性高、实时性好等特点,通过深入分析MIL-STD-1553B协议的数据总线结构和原理,根据1553B总线的协议规范和操·作,设计1553B总线系统硬件电路图。设计方案是基于DSP的1553B总线系统,即以DSP控制1553B协议芯片,负责消息的读取、处理、写入和1553B芯片的初始化。对1553B芯片寄存器配置,使系统工作在BC/RT/BM模式。结合工程实际,考虑到井下工况的特殊性和设备成本问题,研究用一根线实现RS-232C串口标准的信号传输。对此设计了两种方案：一是采用模拟开关切换发送／接收状态的方式；二是用软件编程直接控制两端的发送和接收。文中对第二种方案进行了软件设计。经过地面试验验证,该系统具有一定的可行性和可靠性。通过对随钻测量系统信号传输方式的研究,设计了1553B总线硬件电路图,并制作出PCB板。完成RS-232C标准协议的软件设计,实现井下测量系统与随钻测量系统的信号传输。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第1章绪论  7-10
  1.1 论文的背景及意义  7-8
  1.2 国内外研究概况  8-9
    1.2.1 国外研究发展状况  8
    1.2.2 国内MWD系统的发展状况  8-9
  1.3 主要研究内容  9-10
第2章井下测量信号传输方式  10-17
  2.1 井下测量概述  10-11
  2.2 电磁波传输方式  11-12
  2.3 声波传输方式  12
  2.4 泥浆脉冲传输方式  12-15
    2.4.1 连续波方式  13
    2.4.2 正脉冲方式  13-14
    2.4.3 负脉冲方式  14-15
  2.5 三种传输方式性能比较  15
  2.6 井下测量系统与MWD信号传输方式  15-17
第3章 1553B总线在MWD系统中的应用  17-37
  3.1 MIL-STD-1553B总线协议  17-24
    3.1.1 MIL-STD-1553B系统硬件连接  18-19
    3.1.2 MIL-STD-1553B协议规范  19-23
    3.1.3 MIL-STD-1553B总线功能  23-24
  3.2 1553B协议的硬件设计方案  24-25
  3.3 1553B协议硬件电路设计  25-34
    3.3.1 DSP与1553B芯片连接  25-30
    3.3.2 变压器耦合模块  30-32
    3.3.3 复位、时钟和JTAG模块  32-34
    3.3.4 系统电源模块  34
  3.4 1553B总线电路图  34-37
第4章 RS-232C协议在MWD系统中的应用  37-45
  4.1 串行通信方式  37-40
    4.1.1 串行通信的基本概念  37-39
    4.1.2 RS-232C接口标准  39-40
  4.2 MWD系统中RS-232C协议的设计  40-45
    4.2.1 RS-232C协议设计方案  41-42
    4.2.2 RS-232C协议硬件电路设计  42-43
    4.2.3 RS-232C协议的数据传输格式  43-44
    4.2.4 MWD系统中RS-232C软件设计  44-45
第5章井下数据通信的实现  45-51
  5.1 井下信息传输质量的研究  45-48
    5.1.1 传输速率  45
    5.1.2 传输损害  45-47
    5.1.3 误码率  47-48
  5.2 信号传输验证实验  48-51
第6章结论  51-52
致谢  52-53
参考文献  53-56
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果  56

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