基于FPGA的相控阵列出砂监测方法与系统研究

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 油气井出砂监测国内外研究现状

1.2.2 相控阵的国内外应用研究现状

1.3 本文主要研究工作

第二章 相控阵出砂信号在线监测建模方法与仿真分析

2.1 出砂信号的特性

2.2 出砂信号与出砂量的关系

2.3 油气井出砂监测的DOA估计方法

2.3.1 DOA估计的基本理论

2.3.2 出砂信号DOA算法的系统结构

2.4 超声一维线性相控阵模型

2.4.1 出砂信号的近场聚焦模式

2.4.2 时间延迟估计精度对系统的影响

2.5 超声阵列波束形成的原理

2.5.1 常规波束形成

2.5.2 MVDR聚焦波束形成法

2.5.3 实验仿真与分析

2.6 本章小结

第三章 基于FPGA的相控阵列出砂监测系统优化设计

3.1 相控阵系统总体方案设计

3.1.1 基于FPGA 的相控阵设计总体要求

3.1.2 系统总体架构

3.2 相控阵出砂监测系统硬件电路设计

3.3 信号调理电路方案设计

3.4 超声相控阵列电源系统设计

3.4.1 电源系统设计需求

3.4.2 电源系统设计方案

3.4.3 电源系统调试

3.5 本章总结

第四章 相控阵出砂监测系统触发采集与同步数据传输方法

4.1 相控阵软件系统设计

4.1.1系统软件整体功能设计流程

4.1.2 FPGA+ARM交互流程分析

4.2 CMOS接口模块设计

4.3 出砂信号捕获模块方案设计

4.4 高速多体并行存储模组方案设计

4.4.1 双口RAM存储控制模组

4.4.2 高位交叉编址、多体并行存储架构方案设计

4.5 基于FPGA的相控阵系统同步处理方案设计

4.5.1 硬件同步规划方法

4.5.2 软件同步交互方法

4.6 上位机软件功能设计

4.7 本章总结

第五章 相控阵出砂监测系统实验

5.1 FPGA核心逻辑功能模块仿真验证

5.2 系统资源消耗量分析

5.3 系统硬件平台的搭建

5.4 出砂监测室内试验测试

5.4.1 相控阵采集同步性测试验证

5.4.2 DOA算法的实测数据验证

5.4.3 室内测试结果记录

5.5 出砂监测系统现场测试结果分析

5.6 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 完成的工作与结论

6.2 主要创新点

6.3 下一步工作展望

致 谢

参考文献

攻读学位期间参加科研情况及获得的学术成果