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研究石油仪器电流检测系统

返回列表 来源:未知 发布日期:2019-05-13 11:10【
石油测井仪器大多工作在地下,缺乏供电设备,需要电池供电。由于测井仪器工作时间长,因此在仪器开发设计阶段,需要监测仪器的功耗,以便给仪器配置相应的电池,使仪器能更长时间的工作。因此,很有必要设计一种宽动态范围、高精度、带存储的直流小电流连续监控仪,可监控不同状态下的电流大小,从而计算设备的功耗,来给设备配置合适的电池。

1 微电流检测与设计方案
针对本设计中涉及的10μA及以下微电流检测问题,主要考虑信号提取和放大过程中消除噪声的问题。噪声主要来自两个方面:一是电子系统内部噪声,包括热噪声、脉冲噪声、尖峰噪声、偏置电流和失调电压等;二是电子系统外部噪声,包括工频干扰、射频噪 声、机械噪声和大气噪声等。主要采用差分放大电路、减法电路和无源有源滤波相结合的方法消除噪声,并在电路制作时作了屏蔽等进一步的处理。

2 硬件电路设计
硬件系统的总体设计思路。被测石油测井仪器的微弱直流小电流经过采样电阻将在其两端产生微小电压差,这样就把电流转换成电压,即I/V转换,采样电阻两端的电压差经无缘滤波电路滤除电压信号中高频谐波,电压信号通过两级差分放大环节进行一定倍数的放大,放大到A-D转换可以识别采集的电压幅值,之后使两路电压信号与不含有用电压信号的另一路信号(只有系统噪声)组合同时进入减法器做差动滤波,滤除放大环节的系统噪声,两路电压信号再分别进行巴特沃斯滤波电路滤除工频干扰,最后分别输入A-D 转换器,把模拟信号转换为数字信号,微控制器对两路数字信号进行判断决定选用那一路AD转换结果作为本次A-D转换的最终结果,对多次的最终结果进行数字滤波得到多次最终结果的均值,将此均值进行简单数学运算转换为测井仪器的实际工作电流。

3 实验与结论
设计完成后,重点对待测电流做了实验。使用滑动变阻器模拟的测井仪器工作电流,对检测结果进行记录。本论文设计开发的石油测井仪器功耗检测系统,能够实时连续检测测井仪器的工作电流,其特点是动态范围大且包含微弱电流成分,在检测10μA以下的电流时误差在10%左右,在10μA以上的电流时误差在4%左右。根据检测的电流值经计算可得到测井仪器的实际工作电压、功率和功耗,并且能够存储一段较长时间内的检测数据,还可以将检测数据送入上位机进行分析显示,统计仪器的总功耗,以此来给测井仪器配置容量合适的供电电池,以节约成本。