在油田测井进程中，地上操作人员需求知道油井的深度、电缆下井速度及电缆所承载的负荷。只要及时精确地把握这些数据，才干使测井作业顺利进行，以保证测井进程安全牢靠。因而，咱们开发了根据DSP的张力、深度、速度丈量体系。该体系精确度高，牢靠性强，处理速度快，是地上操作人员抱负的监测东西。
2 应变传感器及光电编码器
2.1 应变传感器
电缆所受张力使应变传感器发生机械变形，传感器将机械变形转化为电信号输出，然后测得张力。
。作业电压：直流１２V
。输出规模：０～１２mV
。输出灵敏度：１mv/v
2.2 光电编码器
将光电编码器的转轴同轴地固定在周长已知的量轮的圆心上，当量轮滚动时编码器同步滚动并输出脉冲信号。这样，必定的长度便对应必定数量的脉冲信号，通过核算脉冲信号便可换算出深度值。对单位时刻的深度值采样便得到速度值。
。作业电压：直流5V
。作业电流：40mA
。脉冲类型：两路正交的脉冲信号，通过逻辑电路可完结对光电编码器滚动方向的辨认和对深度脉冲的输出。
3 体系结构及作业原理
将应变传感器发生的毫伏信号输入到扩大器进行扩大，然后送入A/D转化器进行模数转化，转化成处二进制序列后送入DSP处理。为保证A/D转化的牢靠性，选用V/F器材LM331完结模数转化，将电压信号转化为频率信号。此器材牢靠性高，占用资源少。
由光电编码器发生的两路正交信号输入到CPLD，经处理后，发生两路信号。一路为辨向脉冲，用于辨认光电编码器的滚动方向。另一路为计数脉冲，用于完结深度参数的换算。两路脉冲均输入到DSP。见图1。
4 中心硬件电路设计
4.1 TMS320VC33处理器
该芯片为TI公司推出的32位浮点高性能数字信号处理器。指令周期分为13ns和17ns两种，单周期完结32位整数、40位浮点乘法运算。片内34K 32bitSRAM，分为2个16K和2个2K 的块，块上集成一个DMA通道，一个同步串口，两个32bit的定时器；总存储空间为 16M 32bits， 程序、数据及I/O空间均包含在其间，可根据不同的要求区分地址空间；具有程序引导功用，体系复位后，可将程序从慢速的外部存储器中装载到快速的片内RAM中运转；支撑IEEE Std 1149.1（JTAG）规范；0.18-m工艺，1.8V中心电压，3.2VI/O电压；低功耗（＜200mW@150MFLOPS）。该芯片结合了浮点运算和定点运算的利益，具有很高的运算精度和很快的运算速度，适用于快速处理的场合。
4.2 高精度实时时钟/日历SD2001E
本体系要求对测试数据进行24小时以内的实时记载（即“黑匣子”功用），因而选用具有I2C总线接口的实时时钟器材SD2001E，用以记载丈量参数、操作人员的名字及具体操作时刻（年、月、日、时），作为问题剖析的材料。该器材可供给３２k bits及１００亿次擦写次数的非易失性ＳＲＡＭ；内部集成了晶振、电池及电源办理电路，在体系掉电时能保证该芯片正常作业，时钟走时时刻为１０年以上；I2C总线接口（包含实时时钟部分和ＳＲＡＭ部分）；内置高精度晶振，精度＜ ５ppm， 即一个月内，走时差错不超越１３秒（25C）；年、月、日、星期、时、分、秒的ＢＣＤ码输入／输出；主动日历到２０９９年（包含闰年主动换算功用）。
4.3 SST39VF320存储器
该芯片为CMOS多用途 FLASH器材，2M 16容量，是抱负的大容量存储器。可满足本丈量体系中24小时以内数据记载的要求，记载的内容为张力、深度、速度的丈量值。该器材供给2.7-3.6V的作业电压；超牢靠性，10万次擦写次数，永久数据保存；低功耗，有用电流9mA，备用电流3A，主动低功耗形式3A；70ns及90ns的快速读取时刻；地址及数据锁存功用；2KWord 扇区擦写才干及32KWord块擦写才干；快速擦写及字编程才干；兼容CMOS I/O口。
4.4 串行E2PROM ＡＴ２４Ｃ５１２
该芯片为６４k字节的串行E2PROM，具有I2C总线接口。丈量数据存于其间，当体系掉电时数据不会丢掉，给操作人员带来很大的便利。该器材擦写次数有限，作业可中先将数据写入SD2001E片内的ＮＶＲＡＭ，当ＮＶＲＡＭ写满后再将数据传送到ＡＴ２４Ｃ５１２中，这样可大大下降其改写次数，然后延长了运用寿命。
4.5 中文图文液晶显现模块ＯＣＭＪ４Ｘ８Ｃ
ＯＣＭＪ４Ｘ８Ｃ为具有串／并接口且内部含有中文字库的液晶显现模块，具有较强的操控显现功用；液晶显现点阵为128 64，可显现4行，每行8个汉字；具有2Mbits的中文字型CGROM，该字型ROM中含有8192个16 16点阵中文字型库，可便利地显现汉字；具有16kbit的16 8点阵的ASCⅡ字符库，可可便利地显现英文字符和其他常用字符；供给了一个64 256点的GDRM绘图区域，可便利地结构图形；供给了4组16 16点阵的造字空间，可便利地造文字；能完结汉字、ASCⅡ码 、点阵图形、自选字形的同屏显现。
通过选用此液晶显现模块，完结了友爱的中文图形及数字人机界面。
4.6 微型汉字打印机
本体系选用MP-A（D）16-8型打印机，该打印机带有2k字节的数据缓冲区及汉字字库，具有较快的打印汉字和图形的速度；具有丰厚的文字润饰功用和便利的接口；带有16 16点阵与12 12点阵及国标一二级汉字库；可便利地打印汉字和德文、法文、英文、日文等文字；可打印悉数ASCⅡ字符、数学符号、专用符号、自选符号、点阵曲线及条码等；能同行打印16 16、12 12、8 16、16 8、8 8、6 12点阵汉字或5 7、6 8、8 12、8 16点阵ASCⅡ字符。
5 体系软件设计
5.1 主流程介绍
程序流程见图2，本流程为体系的主流程。程序由汇编语言编程，选用模块化程序设计，调用某一模块时履行其相应的功用，便于修正和保护。设置两个检测单元，主循环中检测此单元的内容是否发生改变，若有改变，阐明体系有反常，从头进行初始化设置。软件中，选用冗余技能及看门狗技能，保证程序正确履行。外部中止1完结键盘办理使命，当有键按下时，请求外部中止1中止，履行键盘监控程序；深度脉冲经整形后输入到外部中止0，进行脉冲记数。此刻，由I/O口判别辨向脉冲的电平。规则低电平时编码器为正转，高电平时编码器为回转。正转时履行加法程序，回转时履行减法程序。张力信号经V/F改换后，转化为频率信号送入计数器1，完结张力信号的核算。定时器0发生体系的时钟信号 ，设定其为最高中止优先级。
5.2 键盘监控流程介绍
图3～图7为体系键盘办理流程图，键盘办理芯片为8279，由外部中止1完结键盘操作程序。该体系共有16个键，6个功用键，10 个数字键。其间，每个功用键均为双功用复合键，各键别离为：K1/K2；视点/打印、记载形式；张力报警/张力增量报警；深度报警/即时深度；当量/速度报警；清零/康复。K1/K2键为体系的进口键，只要先按此键，才干进入键盘操作，其键值为28H，由标志位K的值来判别是上档键功用仍是下档键功用。位K为1时为上档键功用，位K为0时为下档键功用，体系初始化时标志位K清零。 K1形式为上档键功用，对应视点、张力报警、深度报警、当量及清零，键值别离为29H、30H、31H、38H及39H。K2形式为下档键功用，对应打印及记载形式、张力增量报警、即时深度、速度报警及康复， 键值别离为39H、40H、41H、48H及49H。重复按压K1/K2键，键盘功用在K1形式及K2形式之间来回切换。数字键1、2、3、4、5、6、7、8、9及0的键值别离为01H、09H、11H、19H、21H、00H、08H、10H、18H及20H。键盘中止程序流程见图3～图7。
5.3 深度脉冲采样及张力信号采样流程介绍
由编码器发生的两路正交脉冲信号经CPLD处理后发生辨向脉冲及计数脉冲，别离输入到TMS320VC33处理器的I/O口和外部中止0，完结对编码器旋转方向的判别和对深度脉冲的累计，见图8。
定时器0作为体系的公共时钟，发生张力A/D时钟及速度采样时钟。记数器1记载由张力模拟信号经A/D转化后发生的数字信号。定时器0的初始值对应的时刻为A/D转化器的采样时刻，该定时器发动后做减计数，减为0后发生中止信号。体系转入中止服务子程序，定时器0从头赋予初值，读取记数器1的数值到数据缓冲区，见图9。
6 结束语
该丈量体系通过屡次现场运用，丈量精确、作业安稳。能牢靠地记载下24小时以内的实时丈量数据，顺利完结“黑匣子”功用，为用户查找事端原因供给了牢靠根据，遭到用户的好评
