色譜分析系統(tǒng)中的微恒離子流發(fā)生器的設計

　　隨著石油勘探開發(fā)技術的不斷提高，快速色譜分析的作用顯而易見。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)已經不能完全滿足現(xiàn)場快速鉆井的要求[1]?？焖偕V分析系統(tǒng)能夠及時準確發(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發(fā)提供寶貴的第一手資料[2]。因此，在實際使用的過程中，應該實時校驗色譜分析系統(tǒng)的性能，其中最為關鍵的就是要能夠提供高精度的恒定微小的電流模擬實際的離子流，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，離子流發(fā)生器還能夠適應現(xiàn)場工作環(huán)境，具有很強的抗干擾性能及便攜性。

　　本文設計的微恒離子流發(fā)生器就是滿足色譜分析系統(tǒng)校驗的需要，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)場校驗的環(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與DSP技術相結合的高性能16位數(shù)字信號控制器，綜合了單片機(MCU)的控制功能和集成了多種外設的優(yōu)點，以及DSP的計算能力和數(shù)據(jù)處理吞吐能力[3]。此外，它在異常事件處理，軟件開發(fā)環(huán)境等方面也表現(xiàn)出強大的性能[4]。由于dsPIC30F芯片的內部資源豐富，基于dsPIC30F平臺開發(fā)的微恒離子流發(fā)生器需要的外設很少，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)境下運行的要求，而且可以提高系統(tǒng)的靈活性，縮短開發(fā)時間，降低開發(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)硬件結構如圖1所示。dsPIC30F微處理器根據(jù)電壓給定的輸入，輸出PWM信號;PWM信號經過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。同時對給定的電壓取樣反饋電壓輸入給dsPIC30F微處理器內部自帶的12位A/D轉換器，即可通過取樣反饋電壓對給定電壓進行電壓反饋調節(jié)。在每次選擇輸出量程時，dsPIC30F微處理器通過采集輸出校準信號，控制輸出校準電路對微恒離子流發(fā)生器主電路進行預先校準。為了提高A/D轉換的精度，采用專門的A/D基準電壓。同時發(fā)生器通過液晶顯示電路實時顯示輸出電流。

　　如圖1所示，本裝置的硬件結構非常簡單，極大地提高了微恒離子流發(fā)生器的實時顯示性及抗干擾性。