数字VSP测井系统

采用三支高精度MEMS加速度组建三分量检波器拾取微弱地震信号，通过多路动态可配置信号处理单元对微弱地震信号进行滤波放大，由高性能Cotex M4架构的STM32F4处理器控制三路高精度24位AD进行数字转换，通过RS485总线采用基于改进点对点协议的通用串行总线网络协议（USNP）将数据传输到转接站，并通过以太网及TCP/IP协议将数据传输到控制PC。针对三分量VSP测井技术的方向矫正难题，在检波器中集成高精度电子罗盘及陀螺仪，用于实时检测井下探管的方位信息。直接采用电机驱动控制探管推靠臂，并由软件远程控制，改进传统汽缸驱动推靠臂装置的不稳定性及维护困难等缺点，并对检波器机械结构进行大幅优化，降低检波器体积，增强其稳定性。开发基于QT图形界面的VSP数据采集控制软件，集成基于TCP/IP协议及USNP协议的自组网通信系统，集成基于OpenGL的多线程检波器实时方位状态检测及VSP数据处理功能。目前正申请国家发明专利3项，同时在国内外的学术期刊发表近20篇相关学术论文。 具体内容包括： （1）基于MEMS三分量加速度传感器的地震信号检测； （2）可动态配置信号处理模块； （3）地震信号检测和高分辨率转换采集电路； （4）姿态检测系统； （5）RS485总线数据传输网络组建； （6）信号采集系统的自检测功能； （7）系统集成打印功能设计； （8）信号采集同步触发系统； （9）人性化系统控制软件； （10）直流电机控制及状态检测系统及对应推靠器驱动结构； （11）数字检波器防水性和耐高温高压封装以及可扩展裁剪结构； （12）低纹波高稳定性的电源模块。 基于RS485串行通信标准构建了大数据量、抗干扰能力强的数据传输网络，实现网络节点的可扩展与裁剪，并实现相应安全高速的通信协议；采用全数字的三分量MEMS加速度传感器和24位高分辨率地震信号检测采集电路；各级探管内部集成了姿态检测装置，通过上位机软件能实时查看探管姿态信息；各级探管具有自检测功能；开发的上位机软件集成了控制、采集、传输、处理、实时显示及打印等多种功能，其中也集成了基于OpenGL的三维可视化探管姿态信息显示，并可应用于多种操作系统平台；探管具有良好防水性、可扩展与裁剪性封装，推靠器可有软件直接控制并实时显示推靠状态信息。 样机主要技术指标： ◆ 检波器道数：12道，可扩展至400道； ◆ 采样率： 0.0625ms、0.125ms、0.25ms、0.5ms、1ms、2ms可选； ◆ 输入动态范围：>120dB； ◆ 浮点增益：0~72dB可调； ◆ 同步精度：优于10ns； ◆ 频响范围：0Hz~800 Hz； ◆ 采样延时：0ms~9999ms可选； ◆ 谐波畸变：<0.0001%； ◆ 操作系统：Windows XP/Windows 7/Linux； ◆ 数据格式：SEG-2、SEG-Y可选； ◆ 触发方式：内、外触发可用锤击开关、爆破、电火花触发，也可断线或接通触发； ◆ 操作温度：-10℃~70℃； ◆ 规格：主机重量小于3kg、数字检波器重量小于2kg； ◆ 功耗：主机<25W，数字检波器<5W。