專利名稱：可實(shí)時(shí)通信的石油錄井二氧化碳檢測(cè)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ニ氧化碳檢測(cè)，具體是指可實(shí)時(shí)通信的石油錄井二氧化碳檢測(cè)儀。
背景技術(shù)：
在石油勘探過程中，ニ氧化碳檢測(cè)是ー項(xiàng)重要的錄井工作，為后續(xù)的地質(zhì)解釋評(píng)價(jià)提供參考依據(jù)。從鉆井液脫出的氣體包括多種烴類氣體、氫氣、ニ氧化碳等，要檢測(cè)從鉆井液脫出的氣體包括多種烴類氣體、氫氣、ニ氧化碳，一般采用熱導(dǎo)法檢測(cè)ニ氧化碳，這種方法的缺點(diǎn)是易受其他氣體的干擾。隨著工藝的發(fā)展，紅外發(fā)光源和紅外傳感器變得更加小巧，紅外光譜吸收法逐漸取代了熱導(dǎo)法。為了實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確穩(wěn)定的檢測(cè)，除了采用性能優(yōu)良的 紅外發(fā)光源和紅外傳感器外，信號(hào)采集處理部分也至關(guān)重要。其中，穩(wěn)定可靠的ADC采集和高效的數(shù)據(jù)處理是ニ氧化碳檢測(cè)系統(tǒng)的關(guān)鍵。紅外光譜吸收法原理紅外光譜吸收法是利用被測(cè)氣體對(duì)紅外光的特征吸收來實(shí)現(xiàn)氣體成分的濃度分析。當(dāng)對(duì)應(yīng)某ー氣體具有特征吸收的光波通過這ー被測(cè)氣體時(shí)，其強(qiáng)度將明顯減弱，強(qiáng)度衰減程度與該氣體濃度有關(guān)。根據(jù)對(duì)出射光強(qiáng)的測(cè)試，可確定被測(cè)氣體的濃度，對(duì)確定波長的紅外光波的吸收，其強(qiáng)度和被測(cè)氣體濃度間的關(guān)系遵守比爾定律。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供整體性能穩(wěn)定，檢測(cè)數(shù)據(jù)可靠，生產(chǎn)成本低，可實(shí)時(shí)通信的石油錄井二氧化碳檢測(cè)儀。本實(shí)用新型的實(shí)現(xiàn)方案如下可實(shí)時(shí)通信的石油錄井二氧化碳檢測(cè)儀，主要由ニ氧化碳檢測(cè)箱、以及與ニ氧化碳檢測(cè)箱連接的信息處理電路構(gòu)成；所述信息處理電路包括供電電源電路、ADuC845芯片構(gòu)成的主控電路；所述主控電路連接有液晶顯示器、通信電路、輸出電路；所述通信電路通過數(shù)據(jù)線或無線數(shù)據(jù)傳輸器連接有主機(jī)。所述ニ氧化碳檢測(cè)箱內(nèi)部設(shè)置有LED燈和紅外傳感器，所述LED燈和紅外傳感器對(duì)稱設(shè)置在ニ氧化碳檢測(cè)箱的兩側(cè)壁，所述ニ氧化碳檢測(cè)箱還設(shè)置有靠近紅外傳感器方向的濾光片，所述濾光片設(shè)置在LED燈和紅外傳感器之間；所述紅外傳感器和LED燈均與信息處理電路。所述ニ氧化碳檢測(cè)箱還開有ニ氧化碳進(jìn)口和ニ氧化碳出ロ，且所述ニ氧化碳進(jìn)ロ靠近LED燈方向設(shè)置，ニ氧化碳出口靠近濾光片方向設(shè)置。所述LED燈為紅外發(fā)光管。所述信息處理電路包括ADUC845芯片構(gòu)成的主控電路、以及與主控電路連接的LED燈驅(qū)動(dòng)電路和紅外傳感器信號(hào)處理電路，所述LED燈驅(qū)動(dòng)電路與LED燈連接，紅外傳感器信號(hào)處理電路與紅外傳感器連接。紅外光譜吸收法原理紅外光譜吸收法是利用被測(cè)氣體對(duì)紅外光的特征吸收來實(shí)現(xiàn)氣體成分的濃度分析。當(dāng)對(duì)應(yīng)某ー氣體具有特征吸收的光波通過這ー被測(cè)氣體時(shí)，其強(qiáng)度將明顯減弱，強(qiáng)度衰減程度與該氣體濃度有關(guān)。根據(jù)對(duì)出射光強(qiáng)的測(cè)試，可確定被測(cè)氣體的濃度，對(duì)確定波長的紅外光波的吸收，其強(qiáng)度和被測(cè)氣體濃度間的關(guān)系遵守比爾定律?；緮?shù)學(xué)模型大部分有機(jī)和無機(jī)多原子分子氣體在紅外區(qū)有特征吸收波長。當(dāng)紅外光通過時(shí)，這些氣體分子對(duì)特定波長的透過光強(qiáng)可由朗伯ー比爾定律表示I=Io*e_kl 而吸收光強(qiáng)i可表不為i=Io-I=Io (I- e kl)；式中1ο為入射光強(qiáng)；1為透過光強(qiáng)；1為氣體介質(zhì)厚度，P為氣體濃度，k為吸收系數(shù)。吸收系數(shù)k是ー個(gè)非常復(fù)雜的量，它不僅與氣體種類、入射光波長有關(guān)，而且還受環(huán)境溫度、環(huán)境大氣壓等因素的影響。因此，對(duì)于變溫、變氣壓的工作環(huán)境，k是ー個(gè)變值，從而直接影響吸收光強(qiáng)I。ADuC845是高性能24位數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)，它內(nèi)部集成有兩個(gè)24位分辨率的A-EADC、雙D / A轉(zhuǎn)換器、10或8通道輸入多路復(fù)用器、一個(gè)高效的8051內(nèi)核；可提供62 KB的Flash程序存儲(chǔ)器，4 KB Flash數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和2304字節(jié)的數(shù)據(jù)RAM。ADuC845具有串行下載和調(diào)度模式，可通過EA引腳提供引腳競爭模式，同時(shí)支持Quick Start開發(fā)系統(tǒng)和低成本的軟件和硬件工具。ADUC845可通過ー個(gè)片內(nèi)鎖相環(huán)PLL產(chǎn)生ー個(gè)12. 58 MHz的高頻時(shí)鐘，以使之運(yùn)行于32 kHz外部晶振。片內(nèi)微控制器是ー個(gè)優(yōu)化的單指令周期8051閃存MCU。該MCU在保持與8051指令系統(tǒng)兼容的同時(shí)，具有12. 58 MIPS的性能。該芯片的兩個(gè)獨(dú)立的ADC(主ADC和輔助ADC)由一個(gè)輸入多路復(fù)用器、ー個(gè)溫度傳感器和ー個(gè)可直接測(cè)量低幅度信號(hào)的可編程增益放大器PGA組成。主、輔ADC都采用高頻“斬波”技術(shù)來提供優(yōu)良的直流(DC)失調(diào)和失調(diào)漂移指標(biāo)，因而非常適合用于低溫漂且對(duì)噪聲抑制和抗電磁干擾能力要求較高的應(yīng)用場合。紅外發(fā)光管選用PerkinElmer公司的IRL715。它是ー種白熾燈，采用低頻電調(diào)制，波長從可見光到5 μ m，適合CH(3 3. 5μπι)和C02(4. 15 4. 4 μ m)。有條件限制的適合C0(4. 6ym)的探測(cè)，輸出可靠穩(wěn)定，時(shí)間常數(shù)短，工作在5 V電源時(shí)，壽命可達(dá)40000h。IRL715采用了 I Hz脈沖調(diào)制，ADuC845芯片通過引腳發(fā)送脈沖信號(hào)控制紅外發(fā)光管的調(diào)制過程。本實(shí)用新型中，由信息處理電路中的主控電路控制LED燈驅(qū)動(dòng)電路，以此驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)光管發(fā)出指定的光，光線在ニ氧化碳檢測(cè)箱內(nèi)部由紅外發(fā)光管方向向著紅外傳感器傳播，光線在ニ氧化碳檢測(cè)箱由于受到C02氣體的影響，產(chǎn)生光照強(qiáng)度衰減，紅外傳感器接收到經(jīng)過濾光片濾光處理后的光照，并將光照信息發(fā)送到紅外傳感器信號(hào)處理電路，經(jīng)過紅外傳感器信號(hào)處理電路的放大等處理，最后將信息發(fā)送給ADuC845芯片，由ADuC845芯片進(jìn)行運(yùn)算處理。并得出結(jié)果。ADUC845芯片運(yùn)算處理后結(jié)果，一路通過液晶顯示器直接顯示出來，一路通過數(shù)據(jù)線或無線數(shù)據(jù)傳輸器發(fā)送主機(jī)；以此ADUC845芯片可以與主機(jī)建立實(shí)時(shí)通信，方便數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，加快檢測(cè)效率，縮短后期制作參數(shù)報(bào)告圖像的工作。主機(jī)可根據(jù)ADUC845芯片運(yùn)算處理后結(jié)果實(shí)時(shí)的成像現(xiàn)場顯示出匯表圖形，方便現(xiàn)場探測(cè)研究。[0021]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于內(nèi)置24位和12位DAC的ADuC845芯片應(yīng)用于錄井二氧化碳檢測(cè)儀，外圍器件更加精簡，保證了測(cè)量的高可靠性，對(duì)錄井野外工作正常運(yùn)行和后期的準(zhǔn)確解釋評(píng)價(jià)極為重要。目前，該檢測(cè)儀已經(jīng)裝配于十多臺(tái)綜合錄井儀，投入到石油天然氣錄井工作中。實(shí)際應(yīng)用表明，ニ氧化碳檢測(cè)儀的整體性能穩(wěn)定，檢測(cè)數(shù)據(jù)可靠。

圖I為本實(shí)用新型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為信息處理電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一如圖1、2所示。 可實(shí)時(shí)通信的石油錄井二氧化碳檢測(cè)儀，主要由ニ氧化碳檢測(cè)箱3、以及與ニ氧化碳檢測(cè)箱3連接的信息處理電路7構(gòu)成；所述信息處理電路7包括供電電源電路、ADUC845芯片構(gòu)成的主控電路；所述主控電路連接有液晶顯示器、通信電路、輸出電路；所述通信電路通過數(shù)據(jù)線或無線數(shù)據(jù)傳輸器連接有主機(jī)。所述ニ氧化碳檢測(cè)箱3內(nèi)部設(shè)置有LED燈I和紅外傳感器6，所述LED燈I和紅外傳感器6對(duì)稱設(shè)置在ニ氧化碳檢測(cè)箱3的兩側(cè)壁，所述ニ氧化碳檢測(cè)箱3還設(shè)置有靠近紅外傳感器6方向的濾光片5,所述濾光片5設(shè)置在LED燈I和紅外傳感器6之間；所述紅外傳感器6和LED燈I均與信息處理電路7。所述ニ氧化碳檢測(cè)箱3還開有ニ氧化碳進(jìn)ロ 2和ニ氧化碳出ロ 4，且所述ニ氧化碳進(jìn)ロ 2靠近LED燈I方向設(shè)置，ニ氧化碳出ロ 4靠近濾光片5方向設(shè)置。所述LED燈I為紅外發(fā)光管。所述信息處理電路7包括ADUC845芯片構(gòu)成的主控電路、以及與主控電路連接的LED燈驅(qū)動(dòng)電路和紅外傳感器信號(hào)處理電路，所述LED燈驅(qū)動(dòng)電路與LED燈I連接，紅外傳感器信號(hào)處理電路與紅外傳感器6連接。紅外光譜吸收法原理紅外光譜吸收法是利用被測(cè)氣體對(duì)紅外光的特征吸收來實(shí)現(xiàn)氣體成分的濃度分析。當(dāng)對(duì)應(yīng)某ー氣體具有特征吸收的光波通過這ー被測(cè)氣體時(shí)，其強(qiáng)度將明顯減弱，強(qiáng)度衰減程度與該氣體濃度有關(guān)。根據(jù)對(duì)出射光強(qiáng)的測(cè)試，可確定被測(cè)氣體的濃度，對(duì)確定波長的紅外光波的吸收，其強(qiáng)度和被測(cè)氣體濃度間的關(guān)系遵守比爾定律。基本數(shù)學(xué)模型大部分有機(jī)和無機(jī)多原子分子氣體在紅外區(qū)有特征吸收波長。當(dāng)紅外光通過時(shí)，這些氣體分子對(duì)特定波長的透過光強(qiáng)可由朗伯ー比爾定律表示I=Io*e_kl 而吸收光強(qiáng)i可表示為i=Io-I=Io(l- e_kl)；式中1ο為入射光強(qiáng)；1為透過光強(qiáng)；1為氣體介質(zhì)厚度，P為氣體濃度，k為吸收系數(shù)。吸收系數(shù)k是ー個(gè)非常復(fù)雜的量，它不僅與氣體種類、入射光波長有夫，而且還受環(huán)境溫度、環(huán)境大氣壓等因素的影響。因此，對(duì)于變溫、變氣壓的工作環(huán)境，k是ー個(gè)變值，從而直接影響吸收光強(qiáng)I。ADuC845是高性能24位數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)，它內(nèi)部集成有兩個(gè)24位分辨率的A-EADC、雙D / A轉(zhuǎn)換器、10或8通道輸入多路復(fù)用器、一個(gè)高效的8051內(nèi)核；可提供62 KB的Flash程序存儲(chǔ)器，4 KB Flash數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和2304字節(jié)的數(shù)據(jù)RAM。ADuC845具有串行下載和調(diào)度模式，可通過EA引腳提供引腳競爭模式，同時(shí)支持Quick Start開發(fā)系統(tǒng)和低成本的軟件和硬件工具。ADUC845可通過ー個(gè)片內(nèi)鎖相環(huán)PLL產(chǎn)生ー個(gè)12. 58 MHz的高頻時(shí)鐘，以使之運(yùn)行于32 kHz外部晶振。片內(nèi)微控制器是ー個(gè)優(yōu)化的單指令周期8051閃存MCU。該MCU在保持與8051指令系統(tǒng)兼容的同時(shí)，具有12. 58 MIPS的性能。該芯片的兩個(gè)獨(dú)立的ADC(主ADC和輔助ADC)由一個(gè)輸入多路復(fù)用器、ー個(gè)溫度傳感器和ー個(gè)可直接測(cè)量低幅度信號(hào)的可編程增益放大器PGA組成。主、輔ADC都采用高頻“斬波”技術(shù)來提供優(yōu)良的直流(DC)失調(diào)和失調(diào)漂移指標(biāo)，因而非常適合用于低溫漂且對(duì)噪聲抑制和抗電磁干擾能力要求較高的 應(yīng)用場合。紅外發(fā)光管選用PerkinElmer公司的IRL715。它是ー種白熾燈，采用低頻電調(diào)制，波長從可見光到5 μ m，適合CH(3 3. 5μπι)和C02(4. 15 4. 4 μ m)。有條件限制的適合C0(4. 6ym)的探測(cè)，輸出可靠穩(wěn)定，時(shí)間常數(shù)短，工作在5 V電源時(shí)，壽命可達(dá)40000h。IRL715采用了 I Hz脈沖調(diào)制，ADuC845芯片通過引腳發(fā)送脈沖信號(hào)控制紅外發(fā)光管的調(diào)制過程。本實(shí)用新型中，由信息處理電路7中的主控電路控制LED燈驅(qū)動(dòng)電路，以此驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)光管發(fā)出指定的光，光線在ニ氧化碳檢測(cè)箱3內(nèi)部由紅外發(fā)光管方向向著紅外傳感器6傳播，光線在ニ氧化碳檢測(cè)箱3由于受到C02氣體的影響，產(chǎn)生光照強(qiáng)度衰減，紅外傳感器6接收到經(jīng)過濾光片5濾光處理后的光照，并將光照信息發(fā)送到紅外傳感器信號(hào)處理電路，經(jīng)過紅外傳感器信號(hào)處理電路的放大等處理，最后將信息發(fā)送給ADuC845芯片，由ADuC845芯片進(jìn)行運(yùn)算處理。并得出結(jié)果。ADUC845芯片運(yùn)算處理后結(jié)果，一路通過液晶顯示器直接顯示出來，一路通過數(shù)據(jù)線或無線數(shù)據(jù)傳輸器發(fā)送主機(jī)；以此ADUC845芯片可以與主機(jī)建立實(shí)時(shí)通信，方便數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，加快檢測(cè)效率，縮短后期制作參數(shù)報(bào)告圖像的工作。主機(jī)可根據(jù)ADUC845芯片運(yùn)算處理后結(jié)果實(shí)時(shí)的成像現(xiàn)場顯示出匯表圖形，方便現(xiàn)場探測(cè)研究。如上所述，則能很好的實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。
權(quán)利要求1.可實(shí)時(shí)通信的石油錄井二氧化碳檢測(cè)儀，其特征在于主要由二氧化碳檢測(cè)箱(3)、以及與二氧化碳檢測(cè)箱(3)連接的信息處理電路(7)構(gòu)成； 所述信息處理電路(7)包括供電電源電路、ADUC845芯片構(gòu)成的主控電路；所述主控電路連接有液晶顯示器、通信電路、輸出電路；所述通信電路通過數(shù)據(jù)線或無線數(shù)據(jù)傳輸器連接有主機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的可實(shí)時(shí)通信的石油錄井二氧化碳檢測(cè)儀，其特征在于所述二氧化碳檢測(cè)箱(3 )內(nèi)部設(shè)置有LED燈(I)和紅外傳感器(6 )，所述LED燈(I)和紅外傳感器(6 )對(duì)稱設(shè)置在二氧化碳檢測(cè)箱(3 )的兩側(cè)壁，所述二氧化碳檢測(cè)箱(3 )還設(shè)置有靠近紅外傳感器(6)方向的濾光片(5)，所述濾光片(5)設(shè)置在LED燈(I)和紅外傳感器(6)之間；所述紅外傳感器(6 )和LED燈(I)均與信息處理電路(7 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可實(shí)時(shí)通信的石油錄井二氧化碳檢測(cè)儀，其特征在于所述二氧化碳檢測(cè)箱(3)還開有二氧化碳進(jìn)口(2)和二氧化碳出口(4)，且所述二氧化碳進(jìn)口(2)靠近LED燈(I)方向設(shè)置,二氧化碳出口(4)靠近濾光片(5)方向設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的可實(shí)時(shí)通信的石油錄井二氧化碳檢測(cè)儀，其特征在于所述LED燈(I)為紅外發(fā)光管。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的可實(shí)時(shí)通信的石油錄井二氧化碳檢測(cè)儀，其特征在于所述信息處理電路(7)還包括與主控電路連接的LED燈驅(qū)動(dòng)電路和紅外傳感器信號(hào)處理電路，所述LED燈驅(qū)動(dòng)電路與LED燈(I)連接，紅外傳感器信號(hào)處理電路與紅外傳感器(6)連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了可實(shí)時(shí)通信的石油錄井二氧化碳檢測(cè)儀，主要由二氧化碳檢測(cè)箱、以及與二氧化碳檢測(cè)箱連接的信息處理電路構(gòu)成；所述信息處理電路包括供電電源電路、ADuC845芯片構(gòu)成的主控電路；所述主控電路連接有液晶顯示器、通信電路、輸出電路；所述通信電路通過數(shù)據(jù)線或無線數(shù)據(jù)傳輸器連接有主機(jī)。整體性能穩(wěn)定，檢測(cè)數(shù)據(jù)可靠，生產(chǎn)成本低，可實(shí)時(shí)通信。
文檔編號(hào)G01N21/35GK202631425SQ20122033710
公開日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月12日
發(fā)明者賀昶明 申請(qǐng)人:成都科盛石油科技有限公司