一种基于FPGA的井中雷达实时数据采集电路及装置制造方法及图纸

本申请公开了一种基于FPGA的井中雷达实时采集电路及装置，电路包括控制模块接收雷达回波信号后通过判定幅值是否大于阈值将雷达回波信号送入衰减处理或直通单元进行处理并输出衰减处理信号，单端转差分模块将衰减处理信号换换为差分信号后输出到ADC采集单元转换为数字信号后传输到FPGA单元，经FPGA单元接收并处理后输出。采用π型衰减网络模块输入的雷达回波信号，使得能够避免数据失真，提高数据的有效性，而采用FPGA单元，能够提高数据采样的速度，还可以通过联合脉冲积累，可以实现大距离的地层勘探深度因此，实现高速、高分辨率、高精度的探地雷达数据采集。高精度的探地雷达数据采集。高精度的探地雷达数据采集。

【技术实现步骤摘要】
一种基于FPGA的井中雷达实时数据采集电路及装置


[0001]本申请涉及井中雷达
，特别是涉及一种基于FPGA的井中雷达实时采集电路及装置。

技术介绍

[0002]随着人类对油、气等地下资源需求的日益增加，人们对地下探测技术的研究正在日趋增大。这就需要对资源分布和地质构造情况进行深入研究，而过高的实验成本迫切需要一种高精确度、高效率的测井方法。
[0003]井中雷达测井系统是将钻孔雷达应用于石油测井的产物,其工作机理是借助电磁波在地下土壤与岩层中传播进而探测电磁特性不连续的地质异常在获得高分辨率的同时，可达到井周5
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10m的探测距离相较于传统测井方法2
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3m的探测距离更远,因此成为国内外研究的热门。
[0004]瞬态脉冲雷达成像测井系统是近几年研究的热点，其通过发射脉宽极窄、无需载波、工作频带较宽的一阶高斯脉冲进行探测，接收和采集部分除了要保证基本的功能之外，还需具备高信噪比和高稳定性。在国际上以GeoMole公司为例的井中雷达大都实现了接收和采集一体化的设计，但国内的井中雷达还多采用分立式的方案，这就增加了设计与仪器装配的成本和复杂度，故进行收采一体化的设计很有必要。
[0005]在整个探地雷达系统中，数据采集是整个雷达系统重要组成部分，数据采集系统的效能，直接影响到探地雷达对目标的探测性能。对于采集功能而言，要达到数GSPS的采样率往往采用低成本易实现的等效采样，但是其引入的触发信号抖动和恒流源噪声等都会影响采集的性能。

技术实现思路
<br/>[0006]本申请提供了一种基于FPGA的井中雷达实时数据采集电路及装置，采集速度高，增益线性可调，耐高温，使用可靠性好，结构简单。
[0007]为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种基于FPGA的井中雷达实时采集电路，包括控制模块、π型衰减网络模块、单端转差分模块和ADC实时采集模块，所述ADC实时采集模块包括ADC采集单元和FPGA单元，所述π型衰减网络模块包括衰减比例为1:1的直通单元和衰减比例大于1的衰减单元，其中，所述控制模块接收雷达回波信号后通过判定幅值是否大于阈值将所述雷达回波信号送入所述衰减处理或所述直通单元进行处理并输出衰减处理信号，所述单端转差分模块将所述衰减处理信号换换为差分信号后输出到所述ADC采集单元转换为数字信号后传输到所述FPGA单元，经所述FPGA单元接收并处理后输出。
[0008]其中，还包括设置在所述单端转差分模块与所述ADC实时采集模块之间的数控增益放大模块，用于接收所述FPGA单元的放大指令后将所述差分信号放大后输出到所述ADC采集单元。
[0009]其中，还包括设置在所述ADC实时采集模块与所述数控增益放大模块之间的低通
滤波器。
[0010]其中，所述低通滤波器为截止频率为2.2GHz～2.5GHz的低通滤波器。
[0011]其中，所述衰减单元为衰减比例为5～10:1的多档位所述衰减单元。
[0012]其中，所述π型衰减网络模块还包括用于在苏所述直通单元和所述衰减单元之间切换的网络切换开关，所述网络切换开关为单刀双掷射频开关、双刀双掷射频开关或高频继电器。
[0013]其中，所述FPGA单元为内嵌DSP48E1、PCIE、GTX、XADC,高速IO口的FPGA单元。
[0014]其中，还包括设置在所述ADC实时采集模块用于提供计时功能的设备时钟和采样时钟。
[0015]除此之外，本申请实施例还提供了一种基于FPGA的井中雷达实时采集装置，包括如上所述基于FPGA的井中雷达实时采集电路。
[0016]其中，还包括用于对所述基于FPGA的井中雷达实时采集电路进行保温的保温瓶。
[0017]本申请实施例所提供的基于FPGA的井中雷达实时数据采集电路及装置，与现有技术相比，具有以下优点：
[0018]本申请实施例提供的基于FPGA的井中雷达实时数据采集电路及装置，采用π型衰减网络模块输入的雷达回波信号，使得能够避免数据失真，提高数据的有效性，而采用FPGA单元，能够提高数据采样的速度，还可以通过联合脉冲积累，可以实现大距离的地层勘探深度因此，实现高速、高分辨率、高精度的探地雷达数据采集。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1为本申请实施例提供的基于FPGA的井中雷达实时采集电路的一个实施例结构示意图；
[0021]图2为本申请实施例提供的基于FPGA的井中雷达实时采集电路的一个实施例中π型衰减网络模块的结构示意图；
[0022]图3为本申请实施例提供的基于FPGA的井中雷达实时采集电路的一个实施例中单端转差分放大模块的电路结构示意图。
具体实施方式
[0023]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0024]参考图1
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3,图1为本申请实施例提供的基于FPGA的井中雷达实时采集电路的一个实施例结构示意图；图2为本申请实施例提供的基于FPGA的井中雷达实时采集电路的一个实施例中π型衰减网络模块的结构示意图；图3为本申请实施例提供的基于FPGA的井中雷达
实时采集电路的一个实施例中单端转差分放大模块的电路结构示意图
[0025]在一种具体实施方式中，本申请实施例提供的基于FPGA的井中雷达实时采集电路，包括控制模块10、π型衰减网络模块20、单端转差分模块30和ADC实时采集模块40，所述ADC实时采集模块40包括ADC采集单元和FPGA单元，所述π型衰减网络模块20包括衰减比例为1:1的直通单元和衰减比例大于1的衰减单元，其中，所述控制模块10接收雷达回波信号后通过判定幅值是否大于阈值将所述雷达回波信号送入所述衰减处理或所述直通单元进行处理并输出衰减处理信号，所述单端转差分模块30将所述衰减处理信号换换为差分信号后输出到所述ADC采集单元转换为数字信号后传输到所述FPGA单元，经所述FPGA单元接收并处理后输出。
[0026]采用π型衰减网络模块20输入的雷达回波信号，使得能够避免数据失真，提高数据的有效性，而采用FPGA单元，能够提高数据采样的速度，还可以通过联合脉冲积累，可以实现大距离的地层勘探深度因此，实现高速、高分辨率、高精度的探地雷达数据采集.
[0027]由于输入的信号强度可能过小或者过大，使得即使发生ADC转换也会使得数据由于太小或者太大而发生失真，使得数据的有效性和可靠性变得更低，为了避免本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA的井中雷达实时采集电路，其特征在于，包括控制模块、π型衰减网络模块、单端转差分模块和ADC实时采集模块，所述ADC实时采集模块包括ADC采集单元和FPGA单元，所述π型衰减网络模块包括衰减比例为1:1的直通单元和衰减比例大于1的衰减单元，其中，所述控制模块接收雷达回波信号后通过判定幅值是否大于阈值将所述雷达回波信号送入所述衰减处理或所述直通单元进行处理并输出衰减处理信号，所述单端转差分模块将所述衰减处理信号换换为差分信号后输出到所述ADC采集单元转换为数字信号后传输到所述FPGA单元，经所述FPGA单元接收并处理后输出。2.如权利要求1所述基于FPGA的井中雷达实时采集电路，其特征在于，还包括设置在所述单端转差分模块与所述ADC实时采集模块之间的数控增益放大模块，用于接收所述FPGA单元的放大指令后将所述差分信号放大后输出到所述ADC采集单元。3.如权利要求2所述基于FPGA的井中雷达实时采集电路，其特征在于，还包括设置在所述ADC实时采集模块与所述数控增益放大模块之间的低通滤波器。4.如权利要求3所述基于FPGA的井中雷达实时采集电路，其特征在于，所述低通滤波器...

【专利技术属性】
技术研发人员：冉利民，赵永刚，李健伟，彭川，杜娟，华新军，王栋承，齐真真，王帅，汪胜海，姜国星，
申请(专利权)人：中国石油化工集团公司，
类型：新型
国别省市：