函数发生器【利用ＲＩＧＯＬ　ＤＧ３０００函数发生器完成对八臂井径仪数字化处理软件的测试】

　　在油井生产的中后期，套管损坏普遍存在，严重影响生产效率，所以套管检测技术是工程测井技术中的一项重要任务。编制一套数字化处理软件的目的是在实际生产中对套管的异常做出及时、准确的处理以大大提高生产效率和降低成本。
　　然而，在软件编制完成后需测试软件的性能，若此时无现成的测井数据，为得到软件测试所需的测井数据而开一次井，无疑对成本的控制是不利的，因此，可用函数发生器来模拟测井信号以供软件测试所用，本文利用RIGOLDG3000函数发生器来模拟测井信号，完成对八臂井径仪数字化处理软件的测试。
　　
　　系统结构
　　
　　为便于比较先给出实际应用中的原理框图如图1所示。
　　井下传感器用于探测四条井径信号以及磁重量、磁井径和自然伽码信号，深度数据由深度系统提供，它是根据转轴的转数转化而来的，这八路信号同时送入后面几个模块中进行处理。
　　利用RIGOL DG3000函数发生器产生模拟的测井信号，再通过数据采集电路模块送入计算机。模拟的原理框图如图2所示。
　　
　　数据采集模块(硬件部分) 数据采集电路采用一个16通道、100kHz的数据采集卡，主要由A／D转换电路、数字量输入、输出电路、接口控制逻辑电路组成。在实际应用中(如图1所示)需加上前置电路。因为在实际测量数据过程中各种各样的干扰是不可避免的，所以有必要将测井信号进行适当放大和滤波处理，使信号达到采集卡所需输入电压范围。但在图2中，可不用前置电路，这是因为利用DG3000函数发生器强大的波形产生功能完全可以满足采集卡所需的输入信号在电压值及频率范围等方面的要求，因此，可直接将函数发生器的输出端接人数据采集电路中。
　　
　　数字化处理模块(软件部分)
　　该软件完成数据的数字化处理，它是基于VC6．0基础上编制完成的，除功能完整外，还具有良好的人机交互界面与操作简单的特点。
　　
　　各部分的连接
　　DG3000函数发生器所具备的模拟输出通道可直接与数据采集电路相连接，数据采集卡采用PCI总线与PC相连进行数据通信。由软件提供软触发方式来控制数据采集卡的采集与停止。
　　
　　八臂井径仪数字化处理系统介绍
　　
　　软件按功能划分主要包括三个模块，分别为通信接口模块、曲线显示与打印模块、曲线解释模块。下面将分别介绍各个模块所具备的功能。
　　
　　通信接口模块
　　这一部分的主要任务是完成计算机对采集卡的控制、端口地址的初始化以及与采集卡进行数据通信。
　　如图3所示，当点击“开始采集”按钮后，先对采集卡进行端口地址设置以及触发方式设置，然后开始采集数据，并存入预先设定的动态数组中。点击“停止采集”按钮后，则向采集卡发出停止采集信号，采集卡停止工作。最后，为方便对数据文件进行有效处理，将动态数组中的数据按一定存储方式以文件的形式保存起来。
　　
　　曲线显示与打印模块
　　该部分完成将数据文件以曲线的方式绘制出来并显示在显示器或者打印机中。在显示曲线之前先进行相应的显示参数设置，以满足我们的观测需求。
　　如图4所示，单击“浏览”按钮选择欲打开的数据文件，系统自动读取该数字文件的起点位置和终点位置并显示出来，以方便我们设定欲观测曲线的深度范围。如需要可对其他显示参数分别设置或取默认值。
　　
　　曲线解释模块
　　该模块是在曲线显示的基础上完成的，测井曲线的数据量一般是很大的，当把测井曲线显示出来时，为减少工作量，观测员可对测井曲线进行大概的判断和分析，以判断出异常区域的大致深度范围。然后利用曲线解释模块在此基础上对异常区进行判决分析，以准确的判决出测井曲线的异常情况。大量的实践表明，套管主要分为变形、腐蚀、破裂这三种异常情况，依据测井数据并结合相应的算法可较准确的判断出套管的异常情况。
　　为满足不同异常程度的需求，可对套管异常的标准事先做出规定，在曲线解释前进行解释参数的设置，参数设置窗口如图5所示。
　　
　　利用DG3000函数发生器进行性能测试
　　
　　测试内容
　　针对软件数据处理的两个模块，主要的测试内容：1．测试曲线显示模块能否将DG3000函数发生器所输出的波形绘制出来。2．测试曲线解释模块能否对所绘制数据曲线进行有效判决。
　　
　　测试应达到的要求
　　对于测试内容1，大量的实践结果证明测井信号的有效部分的频率低于100Hz，为使测试效果更明显，可利用DG3000函数发生器产生频率大干100Hz的模拟测井信号，根据采样定理，测试信号频率不能超过采集卡采集频率的范围，在此条件下，若曲线显示模块绘制出的曲线与模拟测井信号波形一致，则软件性能一定能满足绘制实际测井曲线的要求。
　　对于测试内容2，由于判决机理的不同，对三种套管的异常情况需分别对待。对于套管腐蚀和破裂两种情况，由于其判决的依据是磁重量数据的变化，磁重量的测量是根据铁磁材料中，涡流会导致磁化的滞后效应，而使得二次磁场与原生磁场间产生相位差这一原理得到的。大量的实践数据表明，若套管发生腐蚀或破裂情况时，磁重量曲线呈现不规则形状，由此，我们可知人为的根据磁重量数据曲线来判断套管是否具有腐蚀或破裂是很困难的，因此利用DG3000函数发生器产生的模拟测井信号进行腐蚀和破裂情况的解释也就没有意义了。所以，本方案仅对套管变形判决性能进行测试。
　　对于套管变形情况的判断，其判决的依据是测井曲线幅度的变化，利用DG3000函数发生器强大的波形产生功能，如产生一脉冲信号，若曲线解释模块能准确的判决出脉冲的起始位置和终止位置，则该模块在实际应用中也能满足实际测井信号的要求。
　　
　　测试时需注意的问题
　　根据采样定理，DG3000函数发生器产生波形的频率必须在采集卡采样频率范围内，否则曲线是绘制不出来的。
　　在实际中，曲线深度是由深度系统提供，本方案中深度值是由软件本身自加的，须修改相应程序(如假设每米欲采50个点，则每采一次深度自加0．02m)。
　　
　　测试结果
　　
　　曲线显示模块
　　DG3000函数发生器产生一频率为200Hz，幅值为10V的正弦波，经采集卡采集后，数据送至曲线显示模块处理结果如图6所示
　　如图6所示，由于除井温曲线外，其余几道数据曲线的绘制算法是一致的(软件中采用一循环语句分别对每一道进行绘制)，为简化测试过程的操作步骤，仅输入一道信号(即图6中的井径一)，由图可知，曲线显示模块准确的绘制出一正弦波形，由此推断其可基本满 本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文 足实际需求。
　　同理可知，由于算法的一致性，若将信号接入其他几道相应的数据通道端口，亦可准确的绘制出来。
　　
　　曲线解释模块
　　DG3000函数发生器产生一脉冲信号，与曲线显示模块一样，仅输入一道信号(井径一)，送入计算机后处理结果如图7所示。
　　由图可知，曲线解释模块可比较准确的判断出测井曲线变形的情况，并将判决的结果标识出来，用以指导现场实际情况的处理。脉冲所在处表示套管发生了变形，如图，脉冲方向向右表示测量值大于套管的平均值，则表示为套管该侧发生扩径变形，同理，脉冲方向向左则相反，表示套管该侧发生缩径变形。当四道测井曲线(即井一至井四)同时满足扩径变形时，则最终解释结果判决为套管发生扩径变形，缩径时亦然，若不同时满足，则仅判决为套管变形。由于本测试只输入一道信号，所以解释的结果为套管变形。
　　
　　结论
　　
　　由上述可知，利用DG3000函数发生器产生模拟测井信号证明了该软件所具有的曲线回放和曲线解释两部分功能模块的正确性，在实际应用中可基本完成实际所需要求。
　　本测试以该软件的性能测试为例，利用DG3000函数发生器所产生的信号可作为测试信号以供我们使用。
　　
　　信号产生
　　使用Sine按键，在屏幕显示正弦波的操作菜单。通过使用正弦波形的操作菜单，对正弦波的输出波形参数进行设置。
　　设置正弦波的参数主要包括：频率／周期、幅值／高电平、偏移量／低电平。通过改变这些参数，得到不同形状的正弦波。波形显示窗口中的参数值与参数显示窗口中的参数是一一对应的。如图9所示，在软键菜单中，选中频率。光标位于参数显示窗口的频率参数位置，可在此位置对正弦波的频率值进行修改。在波形显示窗口中，左上角显示的参数类型变为频率，与频率相对应的参数值加阴影显示。
　　
　　深入测试
　　本测试中，使用DG3000函数发生器产生一频率为200Hz，幅值为10V的正弦波进行测试。随着软件的完善，在进一步的测试中，需要更加真实的模拟测井信号，这时，我们同样可以用RIGOL DS3000来产生逼真的信号。使用DG3000提供的任意波形编辑功能或者通过Ultrawave软件来编辑我们所要模拟的测井信号，从而更加精确的对数字化处理软件进行测试。
　　我们也可以利用RIGOL DG3000与RIGOL DSl000系列示波器组成的工作平台采集和重现真实的测井信号。只需要用DS1000采集一次测井信号，就可以用DG 3000重复再现信号，可以实现与真实测试最接近的测试环境，给我们更加可靠的测试数据。
　　注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。 本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文