井下电视成像测井仪器的研究

摘要

本文针对测井电缆的多路视频成像测井系统中实时传送视频图像存在的质量问题，设计了一种基于光纤通信技术的井下电视测井仪器，解决了视频信号的离散、还原，数字信号的光纤传输，井下照明，镜头防油污等关键技术问题。就此，本文主要研究内容如下:
　　1、将数字化编码技术和光纤传输技术融合，采用AD9280高速A/D芯片对模拟视频信号进行离散，通过时分多路复用技术，开发制作了在一根光纤同时传输4路数字信号并在接收端还原成模拟视频信号的井下电视。
　　2、在光纤通信中，为解决电信号发射机输出的是适合于电缆传输的双极性码与光纤信道传输的是单极型码之间的匹配问题，引入了8B10B编码技术对数字信号进行码型变换，提高电平跳变的密度，满足了光纤传输对码型的要求。
　　3、采用FPGA+ASIC的实现方法，设计了视频滤波、分离，模/数、数/模转换，并/串、串/并转换等硬件电路。制作了四层PCB板，同时采用PECL差分交流耦合的连接方式解决了高速串行数据(480Mbs)的耦合问题，使系统集成度更高、可靠性更强。
　　4、针对油井井口直径比较小因此测试仪器本身尺寸不能设计太大，本文在SolidWorks软件下进行仪器外壳设计及仪器总装。
　　5、在实验平台上，自制仪器耐压打压筒及采用恒温箱分别对光纤、电路、镜头玻璃等进行了耐温、耐压测试。该系统性能稳定，在温度136℃、25MPa压力下工作正常，总体性能指标达到了设计要求。比对几种镜头玻璃防污处理措施，给出涂有防油涂料的镜头具有较好的防水、防油效果的结论。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 井下电视的发展现状

1．3 本论文的主要研究内容

1．3．1 研究目的

1．3．2 论文主要内容

第二章 井下电视测井仪器方案设计

2．1 石油测井仪器构成

2．2 视频信号的传输方式比较

2．2．1 同轴电缆传输

2．2．2 双绞线传输

2．2．3 光纤传输

2．3 照明方式对比

2．4 井下电视总体方案的设计

2．4．1 光纤通信的传输原理

2．4．2 系统整体结构

2．5 系统性能及参数

第三章 井下电视测井仪器硬件实现

3．1 井下电视测井仪器电路设计

3．1．1 视频处理电路

3．1．2 信号传输电路

3．1．3 电源模块电路

3．2 井下电视测井仪器PCB设计

3．2．1 PCB设计原则

3．2．2 井下电视发射、端接收端电路

3．2．3 LED照明电路

3．2．4 摄像头

第四章 井下电视测井仪器软件实现

4．1 FPGA开发平台简介

4．2 程序整体设计

4．3 功能模块设计与仿真

4．3．1 A／D控制模块

4．3．2 D／A控制模块

4．3．3 时分多路复用(TDM)与解复用设计

4．3．4 光纤传输8B／10B编码与译码设计

第五章 井下电视测井仪器外壳设计

5．1 SolidWorks软件简介

5．2 仪器外壳整体设计

5．2．1 摄像短节

5．2．2 同心式扶正器

5．2．3 电缆头

5．2．4 仪器总体组装

第六章 系统实验与测试结果分析

6．1 镜头耐压试验

6．2 模拟井筒内的视频采集效果

6．3 井下电视视频采集、传输效果

6．4 镜头玻璃防沾污处理效果对比

6．5 仪器电路耐温实验

6．5．1 摄像头及LED耐温实验

5．5．2 光纤耐温实验

6．5．3 井下电视发送端耐温实验

6．6 试验结果分析

第七章 总结及展望

7．1 总结

7．2 展望

参考文献

致谢

硕士期间取得成果

附录