专利名称：基于ADuC845的石油录井二氧化碳检测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及二氧化碳检测，具体是指基于ADUC845的石油录井二氧化碳检测仪。
背景技术：
在石油勘探过程中，二氧化碳检测是一项重要的录井工作，为后续的地质解释评价提供参考依据。从钻井液脱出的气体包括多种烃类气体、氢气、二氧化碳等，要检测从钻井液脱出的气体包括多种烃类气体、氢气、二氧化碳，一般采用热导法检测二氧化碳，这种方法的缺点是易受其他气体的干扰。随着工艺的发展，红外发光源和红外传感器变得更加 小巧，红外光谱吸收法逐渐取代了热导法。为了实现准确稳定的检测，除了采用性能优良的红外发光源和红外传感器外，信号采集处理部分也至关重要。其中，稳定可靠的ADC采集和高效的数据处理是二氧化碳检测系统的关键。红外光谱吸收法原理红外光谱吸收法是利用被测气体对红外光的特征吸收来实现气体成分的浓度分析。当对应某一气体具有特征吸收的光波通过这一被测气体时，其强度将明显减弱，强度衰减程度与该气体浓度有关。根据对出射光强的测试，可确定被测气体的浓度，对确定波长的红外光波的吸收，其强度和被测气体浓度间的关系遵守比尔定律。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供整体性能稳定，检测数据可靠，生产成本低，基于ADuC845的石油录井二氧化碳检测仪。本实用新型的实现方案如下基于ADUC845的石油录井二氧化碳检测仪，主要由二氧化碳检测箱、以及与二氧化碳检测箱连接的信息处理电路构成。所述二氧化碳检测箱内部设置有LED灯和红外传感器，所述LED灯和红外传感器对称设置在二氧化碳检测箱的两侧壁，所述二氧化碳检测箱还设置有靠近红外传感器方向的滤光片，所述滤光片设置在LED灯和红外传感器之间；所述红外传感器和LED灯均与信息处理电路连接。所述二氧化碳检测箱还开有二氧化碳进口和二氧化碳出口，且所述二氧化碳进口靠近LED灯方向设置，二氧化碳出口靠近滤光片方向设置。所述LED灯为红外发光管。所述信息处理电路包括ADUC845芯片构成的主控电路、以及与主控电路连接的LED灯驱动电路和红外传感器信号处理电路，所述LED灯驱动电路与LED灯连接，红外传感器信号处理电路与红外传感器连接。红外光谱吸收法原理红外光谱吸收法是利用被测气体对红外光的特征吸收来实现气体成分的浓度分析。当对应某一气体具有特征吸收的光波通过这一被测气体时，其强度将明显减弱，强度衰减程度与该气体浓度有关。根据对出射光强的测试，可确定被测气体的浓度，对确定波长的红外光波的吸收，其强度和被测气体浓度间的关系遵守比尔定律。[0011]基本数学模型大部分有机和无机多原子分子气体在红外区有特征吸收波长。当红外光通过时，这些气体分子对特定波长的透过光强可由朗伯一比尔定律表示I=Io*e-kl ；而吸收光强i可表不为i=Io-I=Io (I- e kl)；式中1ο为入射光强；1为透过光强；1为气体介质厚度，P为气体浓度，k为吸收系数。吸收系数k是一个非常复杂的量，它不仅与气体种类、入射光波长有关，而且还受环境温度、环境大气压等因素的影响。因此，对于变温、变气压的工作环境，k是一个变值，从而直接影响吸收光强I。ADuC845是高性能24位数据采集与处理系统，它内部集成有两个24位分辨率的A-EADC、双D / A转换器、10或8通道输入多路复用器、一个高效的8051内核；可提供 62 KB的Flash程序存储器，4 KB Flash数据存储器和2304字节的数据RAM。ADuC845具有串行下载和调度模式，可通过EA引脚提供引脚竞争模式，同时支持Quick Start开发系统和低成本的软件和硬件工具。ADUC845可通过一个片内锁相环PLL产生一个12. 58 MHz的高频时钟，以使之运行于32 kHz外部晶振。片内微控制器是一个优化的单指令周期8051闪存MCU。该MCU在保持与8051指令系统兼容的同时，具有12. 58 MIPS的性能。该芯片的两个独立的ADC(主ADC和辅助ADC)由一个输入多路复用器、一个温度传感器和一个可直接测量低幅度信号的可编程增益放大器PGA组成。主、辅ADC都采用高频“斩波”技术来提供优良的直流(DC)失调和失调漂移指标，因而非常适合用于低温漂且对噪声抑制和抗电磁干扰能力要求较高的应用场合。红外发光管选用PerkinElmer公司的IRL715。它是一种白炽灯，采用低频电调制，波长从可见光到5 μ m，适合CH(3 3. 5μπι)和C02(4. 15 4. 4 μ m)。有条件限制的适合C0(4. 6ym)的探测，输出可靠稳定，时间常数短，工作在5 V电源时，寿命可达40000h。IRL715采用了 I Hz脉冲调制，ADuC845芯片通过引脚发送脉冲信号控制红外发光管的调制过程。本实用新型中，由信息处理电路中的主控电路控制LED灯驱动电路，以此驱动红外发光管发出指定的光，光线在二氧化碳检测箱内部由红外发光管方向向着红外传感器传播，光线在二氧化碳检测箱由于受到C02气体的影响，产生光照强度衰减，红外传感器接收到经过滤光片滤光处理后的光照，并将光照信息发送到红外传感器信号处理电路，经过红外传感器信号处理电路的放大等处理，最后将信息发送给ADuC845芯片，由ADuC845芯片进行运算处理。并得出结果。本实用新型的优点在于内置24位和12位DAC的ADuC845芯片应用于录井二氧化碳检测仪，外围器件更加精简，保证了测量的高可靠性，对录井野外工作正常运行和后期的准确解释评价极为重要。目前，该检测仪已经装配于十多台综合录井仪，投入到石油天然气录井工作中。实际应用表明，二氧化碳检测仪的整体性能稳定，检测数据可靠。
图I为本实用新型系统结构示意图。
具体实施方式
实施例一如图I所示。基于ADUC845的石油录井二氧化碳检测仪，主要由二氧化碳检测箱3、以及与二氧化碳检测箱3连接的信息处理电路7构成。所述二氧化碳检测箱3内部设置有LED灯I和红外传感器6，所述LED灯I和红外传感器6对称设置在二氧化碳检测箱3的两侧壁，所述二氧化碳检测箱3还设置有靠近红外传感器6方向的滤光片5,所述滤光片5设置在LED灯I和红外传感器6之间；所述红外传感器6和LED灯I均与信息处理电路7连接。所述二氧化碳检测箱3还开有二氧化碳进口 2和二氧化碳出口 4，且所述二氧化碳进口 2靠近LED灯I方向设置，二氧化碳出口 4靠近滤光片5方向设置。 所述LED灯I为红外发光管。所述信息处理电路7包括ADUC845芯片构成的主控电路、以及与主控电路连接的LED灯驱动电路和红外传感器信号处理电路，所述LED灯驱动电路与LED灯I连接，红外传感器信号处理电路与红外传感器6连接。红外光谱吸收法原理红外光谱吸收法是利用被测气体对红外光的特征吸收来实现气体成分的浓度分析。当对应某一气体具有特征吸收的光波通过这一被测气体时，其强度将明显减弱，强度衰减程度与该气体浓度有关。根据对出射光强的测试，可确定被测气体的浓度，对确定波长的红外光波的吸收，其强度和被测气体浓度间的关系遵守比尔定律。基本数学模型大部分有机和无机多原子分子气体在红外区有特征吸收波长。当红外光通过时，这些气体分子对特定波长的透过光强可由朗伯一比尔定律表示I=Io*e_kl而吸收光强i可表示为i=Io-I=Io(l- e，；式中1ο为入射光强；1为透过光强；1为气体介质厚度，P为气体浓度，k为吸收系数。吸收系数k是一个非常复杂的量，它不仅与气体种类、入射光波长有关，而且还受环境温度、环境大气压等因素的影响。因此，对于变温、变气压的工作环境，k是一个变值，从而直接影响吸收光强I。ADuC845是高性能24位数据采集与处理系统，它内部集成有两个24位分辨率的A-EADC、双D / A转换器、10或8通道输入多路复用器、一个高效的8051内核；可提供62 KB的Flash程序存储器，4 KB Flash数据存储器和2304字节的数据RAM。ADuC845具有串行下载和调度模式，可通过EA引脚提供引脚竞争模式，同时支持Quick Start开发系统和低成本的软件和硬件工具。ADUC845可通过一个片内锁相环PLL产生一个12. 58 MHz的高频时钟，以使之运行于32 kHz外部晶振。片内微控制器是一个优化的单指令周期8051闪存MCU。该MCU在保持与8051指令系统兼容的同时，具有12. 58 MIPS的性能。该芯片的两个独立的ADC(主ADC和辅助ADC)由一个输入多路复用器、一个温度传感器和一个可直接测量低幅度信号的可编程增益放大器PGA组成。主、辅ADC都采用高频“斩波”技术来提供优良的直流(DC)失调和失调漂移指标，因而非常适合用于低温漂且对噪声抑制和抗电磁干扰能力要求较高的应用场合。红外发光管选用PerkinElmer公司的IRL715。它是一种白炽灯，采用低频电调制，波长从可见光到5 μ m，适合CH(3 3. 5μπι)和C02(4. 15 4. 4 μ m)。有条件限制的适合C0(4. 6ym)的探测，输出可靠稳定，时间常数短，工作在5 V电源时，寿命可达40000h。IRL715采用了 I Hz脉冲调制，ADuC845芯片通过引脚发送脉冲信号控制红外发光管的调制过程。本实用新型中，由信息处理电路7中的主控电路控制LED灯驱动电路，以此驱动红外发光管发出指定的光，光线在二氧化碳检测箱3内部由红外发光管方向向着红外传感器6传播，光线在二氧化碳检测箱3由于受到C02气体的影响，产生光照强度衰减，红外传感器6接收到经过滤光片5滤光处理后的光照，并将光照信息发送到红外传感器信号处理电路，经过红外传感器信号处理电路的放大等处理，最后将信息发送给ADuC845芯片，由ADuC845 芯片进行运算处理。并得出结果。如上所述，则能很好的实现本实用新型。
权利要求1.基于ADuC845的石油录井二氧化碳检测仪，其特征在于主要由二氧化碳检测箱(3)、以及与二氧化碳检测箱(3)连接的信息处理电路(7)构成； 所述二氧化碳检测箱(3 )内部设置有LED灯(I)和红外传感器(6 )，所述LED灯(I)和红外传感器(6 )对称设置在二氧化碳检测箱(3 )的两侧壁，所述二氧化碳检测箱(3 )还设置有靠近红外传感器(6 )方向的滤光片(5 )，所述滤光片(5 )设置在LED灯(I)和红外传感器(6 )之间；所述红外传感器(6 )和LED灯(I)均与信息处理电路(7 )连接。
2.根据权利要求I所述的基于ADUC845的石油录井二氧化碳检测仪，其特征在于所述二氧化碳检测箱(3 )还开有二氧化碳进口( 2 )和二氧化碳出口( 4 )，且所述二氧化碳进口(2)靠近LED灯(I)方向设置,二氧化碳出口(4)靠近滤光片(5)方向设置。
3.根据权利要求I或2所述的基于ADUC845的石油录井二氧化碳检测仪，其特征在于所述LED灯(I)为红外发光管。
4.根据权利要求I或2所述的基于ADUC845的石油录井二氧化碳检测仪，其特征在于所述信息处理电路(7)包括ADuC845芯片构成的主控电路、以及与主控电路连接的LED灯驱动电路和红外传感器信号处理电路，所述LED灯驱动电路与LED灯(I)连接，红外传感器信号处理电路与红外传感器(6)连接。
专利摘要本实用新型公开了基于ADuC845的石油录井二氧化碳检测仪，主要由二氧化碳检测箱、以及与二氧化碳检测箱连接的信息处理电路构成。整体性能稳定，检测数据可靠，生产成本低。
文档编号G01N21/35GK202720188SQ20122033711
公开日2013年2月6日 申请日期2012年7月12日 优先权日2012年7月12日
发明者贺昶明 申请人:成都科盛石油科技有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
