色譜分析系統(tǒng)中的微恒離子流發(fā)生器的設(shè)計(jì)

　　隨著石油勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)的不斷提高，快速色譜分析的作用顯而易見(jiàn)。綜合錄井儀色譜分析系統(tǒng)以數(shù)分鐘取得每米幾組色譜分析數(shù)據(jù)已經(jīng)不能完全滿足現(xiàn)場(chǎng)快速鉆井的要求[1]?？焖偕V分析系統(tǒng)能夠及時(shí)準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)顯示薄層及超薄油氣層，其C1-C5分析周期小于30s，分析精度高，有效地為石油勘探開(kāi)發(fā)提供寶貴的第一手資料[2]。因此，在實(shí)際使用的過(guò)程中，應(yīng)該實(shí)時(shí)校驗(yàn)色譜分析系統(tǒng)的性能，其中最為關(guān)鍵的就是要能夠提供高精度的恒定微小的電流模擬實(shí)際的離子流，以此保證色譜分析系統(tǒng)的顯示精度及地層分辨能力。同時(shí)，離子流發(fā)生器還能夠適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境，具有很強(qiáng)的抗干擾性能及便攜性。

　　本文設(shè)計(jì)的微恒離子流發(fā)生器就是滿足色譜分析系統(tǒng)校驗(yàn)的需要，能夠輸出高精度的恒定微小電流。并且，該發(fā)生器的抗干擾性能能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)的環(huán)境需求。微恒離子流發(fā)生器采用Microchip公司的 dsPIC30F為主控芯片。該芯片是一款將單片機(jī)與DSP技術(shù)相結(jié)合的高性能16位數(shù)字信號(hào)控制器，綜合了單片機(jī)(MCU)的控制功能和集成了多種外設(shè)的優(yōu)點(diǎn)，以及DSP的計(jì)算能力和數(shù)據(jù)處理吞吐能力[3]。此外，它在異常事件處理，軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境等方面也表現(xiàn)出強(qiáng)大的性能[4]。由于dsPIC30F芯片的內(nèi)部資源豐富，基于dsPIC30F平臺(tái)開(kāi)發(fā)的微恒離子流發(fā)生器需要的外設(shè)很少，不但系統(tǒng)的抗干擾性和可靠性能夠滿足微恒離子流發(fā)生器在各種環(huán)境下運(yùn)行的要求，而且可以提高系統(tǒng)的靈活性，縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間，降低開(kāi)發(fā)成本。

　　系統(tǒng)硬件

　　微恒離子流發(fā)生器是以dsPIC30F微處理器為核心的，系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。dsPIC30F微處理器根據(jù)電壓給定的輸入，輸出PWM信號(hào);PWM信號(hào)經(jīng)過(guò)RC濾波電路濾波作為微恒離子流發(fā)生器主電路的電壓給定。同時(shí)對(duì)給定的電壓取樣反饋電壓輸入給dsPIC30F微處理器內(nèi)部自帶的12位A/D轉(zhuǎn)換器，即可通過(guò)取樣反饋電壓對(duì)給定電壓進(jìn)行電壓反饋調(diào)節(jié)。在每次選擇輸出量程時(shí)，dsPIC30F微處理器通過(guò)采集輸出校準(zhǔn)信號(hào)，控制輸出校準(zhǔn)電路對(duì)微恒離子流發(fā)生器主電路進(jìn)行預(yù)先校準(zhǔn)。為了提高A/D轉(zhuǎn)換的精度，采用專門(mén)的A/D基準(zhǔn)電壓。同時(shí)發(fā)生器通過(guò)液晶顯示電路實(shí)時(shí)顯示輸出電流。

　　如圖1所示，本裝置的硬件結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，極大地提高了微恒離子流發(fā)生器的實(shí)時(shí)顯示性及抗干擾性。