岩石电阻率测量系统设计.pdf

ELECTRONICS WORLD?技术交流
岩石电阻率測量系统没计
西安石油大学电子エ程学院张妙瑜郭新兴斬钊钊李霄李春凯刘转马形
摘要根据实际需求提出了一种基于微控制器的岩石电阻率测量装置的实现方式,对装置的核心部分进行
了软件仿真,并制作出实际的硬件实验装置及上位杋通讯软件,测试出待測岩样的电阻率数据并将其通过徹
控制器的串口模块发送到上位机进行分析处理。装置的核心部分是一个利用双电测组合法进行电阻率測量的
电阻率测量装置,得到实验对象的电阻率,提供给研究人员并做出相应参考。
关键词】岩石电阻率;双电测组合法;STM32单片机;恒流源; Mscomm控件
题的目的是在实验室中使用单片机作为主控芯片来实
0前言
现多点信号的采集,完成数据的测量、传输、存储等
功能,最后对采集到的数据进行分析,得到实验对象
使用电阻率测量设各测量、算得地层真电的电阻率,并做出相应的评价。
率,是估算地层原始含油(气)饱和度、进行储层评
价、识別油气层的重要研究内容之一。20世纪60年1岩石电阻率的测量原理
代, Brace i員做过岩石电阻率变化各向异性实验研究
工作,但当时他只用电阻率二极测量法,作了一个横1.1岩石电阻率的测量方法研究
向电阻率与纵向电阻率变化的对比,没进行更深入的
測量岩石电阻率的方法有很多种,大体分为
研究。1986年,K. Kurita-报道了用4条测线、4个方向两类:①无接触式测量法,就是在测量过程中不需
布极,观测单轴压力下,电阻率各向异性与地震波速要与样品接触,这是它的最大优点,不会对样品造
各向异性的对比,结果很好,但只见到定性作图解成损坏,而且不接触也不公对样品带来玷污。但其
释,未见定量计算结果门。我们研究的对象是非均匀弊端主要在」设备相对复杂,成本较高,并且测量
的,具有各向异性,我们不能用单个的水平电阻率或范围容。②相对较为经济及成熟的测试方法是接触
者垂直电阻率来评价地层,所以需要在x、y、7三个测量法,当前的接触测量法有很多种,例如两探针
方向上甚至多个方向上进行数据采集。随着科学技术法、三电极法、扩展电阻法以及四探针法2。针对
的发展,DSP、FPGA/CPI.D、ARM等技术被应用到測井实验室中常用的两电极法和四电极法,拟采用如图
系统,数据采集系统也廾始呈现多样化的发展。本课所示的四电极法。这种方法能够明显消除两电极法
陕西省自然科学基础研究计划项目:薄交互地层中的感应测井机理研究(编号:2013]M5011)。
2014年国家级大学生创新创业项目(201410705033)。
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中因为极化而生的接触电阻。
电阻负载的恒流源、一个四探钊测试夹具、一套高分辫
率模数转换电路、一套上位机通信电路等。
2.1基于UC3842的反激式开关电源设计
UC3842能够用来直接驱动 MOSFET。电流型脉宽调制
图1四电极测试原理图
器利用后级的反馈电流来调节脉冲宽度,以实现对输出
1.2数据采集系统研究
电压的稳定控制。后级输出电感的电流进入脉宽比较器
数据采集系统如图2所示,数据采集系统就是把与误差放大器的输出信号进行比较,用其输出调节占空
通过传感器的模拟信号转变成数字信号,再由计算机比,从而使输出的电感峰值电流能够时刻跟随误差电压
做出相应的计算及处理,得到用户所需的数据。同的变动。因此能够得到较为稳定的输出电压。
时,我们还可以对这些数据进行显示、打印及相应的
电路工作在电流断续模式下时
后处理,反馈到控制系统中对某些物理量进行监视,
R
从而使系统达到最优。
T
模
由式(21)可知,当电路工作在电流断续模式,
拟
理电路
路
负载开路的情况下时,输出电压迅速升高。为避免
转
采样保器
AD算
换
机
输出电压随负载漂移,需引入反馈补偿环节,本设计
基」UC3842芯片,采用电流、电压双闭环串级控制结
图2数据采集系统结构框图
构,能够实现输出稳定的直流电压(如图3所示)。
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图3基于UC3842的反激式开关电源
反激变压器参数设计:
2探测仪硬件电路设计
输入电压:220VAC(174V265V)
输出参数:士20VDC/1A士9VDC/1A
电源效率:=809%
岩石电阻率探测仪硬件电路主要由以下几部分构
开关频率:バ2=100kHz
成:一个稳压性能较好的电源、一个能够测測量较宽范围
电源功率:P-=20x1x2+9×1x2-58W
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