[发明专利]可实时通信的石油录井二氧化碳检测仪

说明书

技术领域

本发明涉及二氧化碳检测，具体是指可实时通信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。

发明内容

本发明的目的在于提供整体性能稳定，检测数据可靠，生产成本低，可实时通信的石油录井二氧化碳检测仪。

本发明的实现方案如下：可实时通信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；所述信息处理电路包括供电电源电路、ADuC845芯片构成的主控电路；所述主控电路连接有液晶显示器、通信电路、输出电路；所述通信电路通过数据线或无线数据传输器连接有主机。

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。

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。

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(1- e^-kl)；

式中：Io为入射光强；I为透过光强；l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△-∑ADC、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。