一種泥漿電阻率測試儀的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種泥漿電阻率測試儀，包括控制芯片、集成式阻抗測量芯片、顯示器、外圍測量電路，集成式阻抗測量芯片、顯示器、外圍測量電路均接到控制芯片上，集成式阻抗測量芯片與溫度傳感器均連接到外圍測量電路；該泥漿電阻率測試儀結(jié)構(gòu)簡單、測量準(zhǔn)確、便于攜帶。
【專利說明】
一種泥漿電阻率測試儀
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型屬于泥漿電阻率測試技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種泥漿電阻率測試儀。
【背景技術(shù)】
[0002] 泥漿電阻率是測井解釋過程中的一個(gè)重要參數(shù)，它的準(zhǔn)確與否直接影響到解釋計(jì) 算的結(jié)果。在泥漿電阻率測量上最常用的裝置是泥漿罐，但泥漿罐的電極環(huán)極易損壞，操作 的穩(wěn)定性較差；與此同時(shí)，3700系統(tǒng)、5700系統(tǒng)都配備了各自的泥漿電阻率測試盒，但在實(shí) 際測量應(yīng)用中測量準(zhǔn)確度不夠理想，且占用空間較大。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003] 本實(shí)用新型的目的是提供一種泥漿電阻率測試儀。
[0004]為此，本實(shí)用新型技術(shù)方案如下：
[0005] -種泥漿電阻率測試儀，包括控制芯片、集成式阻抗測量芯片、顯示器、外圍測量 電路，集成式阻抗測量芯片、顯示器均接到控制芯片上，外圍測量電路連接到集成式阻抗測 量芯片。
[0006] 其中所述的外圍測量電路包括第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻 R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9、第一電容C1、第二電容 C2、第三電容C3、第四電容C4、第五電容C5、第六電容C6、第一運(yùn)算放大器U1、第二運(yùn)算放大 器U2、泥漿盒Z;第一電阻R1-端接輸入端Vinl，第一電阻R1的另一端接第一運(yùn)算放大器U1 的反向輸入端;第二電阻R2的一端接第一運(yùn)算放大器U1的反向輸入端，第二電阻R2的另一 端接第一運(yùn)算放大器U1的輸出端，第一電容C1并聯(lián)在第二電阻R2的兩端，第五電阻R5的一 端接第一運(yùn)算放大器U1的正向輸入端，第五電阻R5的另一端接第三電容C3的一端，第三電 容C3的另一端接參考地;第三電阻R3的一端接第一運(yùn)算放大器U1的輸出端，第三電阻R3的 另一端接第二運(yùn)算放大器U2的反向輸入端;第四電阻R4的一端接第一運(yùn)算放大器U1的正向 輸入端，第四電阻R4的另一端接第二運(yùn)算放大器U2的反向輸入端;第四電容C4的一端接參 考電壓VDD，第四電容C4的另一端接參考地;第六電阻R6、第七電阻R7串聯(lián)在參考電壓VDD與 參考地之間；第六電容C6-端接第二運(yùn)算放大器U2的正向輸入端，第六電容C6的另一端接 參考地;第五電容C5并聯(lián)在第六電容C6的兩端；泥漿盒Z-端接運(yùn)算放大器U2的反向輸入 端，泥漿盒Z的另一端接運(yùn)算放大器U2的輸出端;第八電阻R8-端接第二運(yùn)算放大器U2的輸 出端，第八電阻R8的另一端接第一輸出端Voutl;第九電阻R9的一端接第一輸出端Voutl，第 九電阻R9的另一端接第二輸出端Vout 2。
[0007] 所述的輸入端Vinl接集成式阻抗測量芯片的V0UT引腳，第一輸出端Voutl接集成 式阻抗測量芯片的VIN引腳;第二輸出端Vout2接集成式阻抗測量芯片的RFB引腳。
[0008] 所述的控制芯片采用MSP430芯片。
[0009] 所述的第二電阻R2、第四電阻R4、第六電阻R6、第七電阻R7阻值大小均為10ΚΩ，第 一電阻R1與第五電阻R5的阻值大小為20ΚΩ，第八電阻R8與第九電阻R9的阻值大小均為30 Ω，第三電阻R3的阻值大小為100Ω。
[0010] 所述的第一電容C1的容量為150pF，第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4、第五電 容C5和第六電容C6的容量均為0. lyF。
[0011] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，該泥漿電阻率測試儀結(jié)構(gòu)簡單、測量準(zhǔn)確、易于攜帶。
【附圖說明】
[0012] 圖1為本實(shí)用新型提供的泥漿電阻率測試儀的功能結(jié)構(gòu)框圖。
[0013] 圖2為AD5933芯片的功能框圖。
[0014]圖3為外圍測量電路的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說明，但下述實(shí)施例絕非對 本實(shí)用新型有任何限制。
[0016] 圖1為本實(shí)用新型提供的泥漿電阻率測試儀的功能結(jié)構(gòu)框圖，所述的泥漿電阻率 測試儀包括控制芯片1、集成式阻抗測量芯片2、顯示器3、外圍測量電路4,集成式阻抗測量 芯片2、顯示器3均接到控制芯片1上，外圍測量電路4連接到集成式阻抗測量芯片2;
[0017] 圖3為外圍測量電路的電路圖，所述的外圍測量電路4包括第一電阻R1、第二電阻 R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻 R9、第一電容C1、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4、第五電容C5、第六電容C6、第一運(yùn)算 放大器U1、第二運(yùn)算放大器U2、泥漿盒Z;第一電阻R1-端接輸入端Vinl，第一電阻R1的另一 端接第一運(yùn)算放大器U1的反向輸入端;第二電阻R2的一端接第一運(yùn)算放大器U1的反向輸入 端，第二電阻R2的另一端接第一運(yùn)算放大器U1的輸出端，第一電容C1并聯(lián)在第二電阻R2的 兩端，第五電阻R5的一端接第一運(yùn)算放大器U1的正向輸入端，第五電阻R5的另一端接第三 電容C3的一端，第三電容C3的另一端接參考地;第三電阻R3的一端接第一運(yùn)算放大器U1的 輸出端，第三電阻R3的另一端接第二運(yùn)算放大器U2的反向輸入端;第四電阻R4的一端接第 一運(yùn)算放大器U1的正向輸入端，第四電阻R4的另一端接第二運(yùn)算放大器U2的反向輸入端； 第四電容C4的一端接參考電壓VDD，第四電容C4的另一端接參考地;第六電阻R6、第七電阻 R7串聯(lián)在參考電壓VDD與參考地之間；第六電容C6-端接第二運(yùn)算放大器U2的正向輸入端， 第六電容C6的另一端接參考地;第五電容C5并聯(lián)在第六電容C6的兩端;泥漿盒Z-端接運(yùn)算 放大器U2的反向輸入端，泥漿盒Z的另一端接運(yùn)算放大器U2的輸出端;第八電阻R8-端接第 二運(yùn)算放大器U2的輸出端，第八電阻R8的另一端接第一輸出端Voutl;第九電阻R9的一端接 第一輸出端Vout 1，第九電阻R9的另一端接第二輸出端Vout 2;
[0018] 所述的輸入端Vinl接集成式阻抗測量芯片2的VOUT引腳，第一輸出端Voutl接集成 式阻抗測量芯片2的VIN引腳;第二輸出端Vout2接集成式阻抗測量芯片2的RFB引腳；
[0019] 所述的控制芯片1采用MSP430芯片，該芯片具有12位AD采集通道，采用電池供電， 且功耗較低;與電阻率測試盒相比，該MSP430芯片體積小，便于攜帶；
[0020] 所述的第二電阻R2、第四電阻R4、第六電阻R6、第七電阻R7阻值大小均為10ΚΩ，第 一電阻R1與第五電阻R5的阻值大小為20ΚΩ，第八電阻R8與第九電阻R9的阻值大小均為30 Ω，第三電阻R3的阻值大小為100Ω。
[0021] 所述的第一電容Cl的容量為150pF，第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4、第五電 容C5和第六電容C6的容量均為O.lyF;
[0022] 所述的集成式阻抗測量芯片2采用AD5933、AD714X、AD715X系列阻抗測量芯片，此 類芯片在片內(nèi)集成激勵(lì)信號源，具有頻率調(diào)制與解調(diào)功能，直接輸出被測阻抗的數(shù)字量;此 類芯片主要應(yīng)用在微小阻抗測量、電容式觸摸屏和生物阻抗譜測量等領(lǐng)域；
[0023] 本實(shí)用新型提供的電阻率測試儀的實(shí)施方式如下：
[0024]本實(shí)施例中，集成式阻抗測量芯片2采用的是AD5933阻抗測量芯片，其功能框圖如 圖2所示，AD5933阻抗測量芯片包括晶振、直接數(shù)字式頻率合成器、數(shù)模轉(zhuǎn)換、放大器、低通 濾波器、I2C接口、模數(shù)轉(zhuǎn)換等電子器件，AD5933阻抗測量芯片的SDA引腳與SCL引腳通過I 2C 總線與控制芯片1相連，AD5933阻抗測量芯片作為從器件受控制芯片1的控制，AD5933阻抗 測量芯片的V0UT引腳連接到外圍測量電路4的輸入端Vinl，AD5933芯片的VIN引腳連接到外 圍測量電路4的第一輸出端Voutl;AD5933芯片的RFB引腳連接到外圍測量電路4的第二輸出 端Vout2;
[0025] 該電阻率測試儀在使用時(shí)，首先打開該電阻率測試儀的電源開關(guān)，此時(shí)AD5933阻 抗測量芯片上的直接數(shù)字式頻率合成器輸出特定頻率的激勵(lì)信號，該激勵(lì)信號通過外圍測 量電路4的第一輸入端Vinl進(jìn)入外圍測量電路4,并作為外圍測量電路4的輸入信號，該輸入 信號經(jīng)過第一電阻R1進(jìn)入第一運(yùn)算放大器U1的反向輸入端，利用第一運(yùn)算放大器U1對該輸 入信號進(jìn)行放大，并消除該輸入信號的偏置電壓；
[0026]設(shè)第一運(yùn)算放大器U1的正向輸入端的電壓為Vp，第一運(yùn)算放大器U1的反向輸入端 的電壓為Vn，流過第一電阻R1的電流為I i，流過第二電阻R2的電流為12，流過第三電阻R3的 電流為13,流過第四電阻R4的電流為14,流過第五電阻R5的電流為1 5,設(shè)第一運(yùn)算放大器U1 的輸出端電壓為VI，圖3中B點(diǎn)的電壓為V2;
[0027] 利用虛短、虛斷的概念可知：
[0028] Vn = Vp (1)
[0029] I1 = I2 (2)
[0030] I4=l5 (3)
[0039] 流過圖3中B點(diǎn)的電流Ib為：
[0040] Ib=I3+I4 (8)
[0041 ]由于R3 = 100Q，R4=10KQ，第四電阻R4的阻值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于第三電阻R3的阻值，此時(shí) 流過第四電阻R4的電流14可忽略不計(jì)，則此時(shí)可認(rèn)為流過B點(diǎn)的電流Ib等于流過第三電阻R3 的電流13,由于：
[0046]即當(dāng)輸入端Vinl電壓不變時(shí)，圖3中B點(diǎn)的電流值恒定；
[0047]流經(jīng)B點(diǎn)的電流經(jīng)過泥漿盒Z中的待測泥漿后，會在第二運(yùn)算放大器U2輸出端產(chǎn)生 一個(gè)輸出電壓Uz，這個(gè)輸出電壓Uz與泥漿盒Z中的待測泥漿的阻抗Rz成正比，從圖3中可以看 出流過泥漿盒Z中的待測泥漿的電流Iz與B點(diǎn)的電流相等，即
[0049 ]電流Iz流經(jīng)泥漿盒Z中的待測泥漿與第九電阻R9后，到達(dá)外圍測量電路4的第一輸 出端Voutl，并通過圖2中AD5933芯片的Vin引腳流入AD5933芯片中虛地的I/V轉(zhuǎn)換電路，經(jīng) 過I/V轉(zhuǎn)換電路之后，再依次經(jīng)過增益放大、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換等一系列變換，AD5933芯片對變 換后的信號進(jìn)行采樣，并對采樣的信息進(jìn)行傅里葉變換，然后將傅里葉變換的結(jié)果的虛部 和實(shí)部分別儲存在虛部寄存器和實(shí)部寄存器中，控制芯片1向AD5933芯片發(fā)送控制命令，將 寄存器中的數(shù)據(jù)通過I 2C總線傳送到控制芯片1上，控制芯片1將接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行譯碼后 傳送到顯示器3,顯示器3將泥漿盒Z中待測泥漿電阻率的測量結(jié)果顯示在顯示屏上。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種泥漿電阻率測試儀，其特征在于，所述的泥漿電阻率測試儀包括控制芯片（1)、 集成式阻抗測量芯片（2)、顯示器(3)、外圍測量電路(4)，集成式阻抗測量芯片（2)、顯示器 (3)均接到控制芯片（1)上，外圍測量電路(4)連接到集成式阻抗測量芯片(2)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的泥漿電阻率測試儀，其特征在于，所述的外圍測量電路(4)包 括第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻 R7、第八電阻R8、第九電阻R9、第一電容C1、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4、第五電容 C5、第六電容C6、第一運(yùn)算放大器U1、第二運(yùn)算放大器U2、泥漿盒Z;第一電阻R1-端接輸入 端Vinl，第一電阻R1的另一端接第一運(yùn)算放大器U1的反向輸入端;第二電阻R2的一端接第 一運(yùn)算放大器U1的反向輸入端，第二電阻R2的另一端接第一運(yùn)算放大器U1的輸出端，第一 電容C1并聯(lián)在第二電阻R2的兩端，第五電阻R5的一端接第一運(yùn)算放大器U1的正向輸入端， 第五電阻R5的另一端接第三電容C3的一端，第三電容C3的另一端接參考地;第三電阻R3的 一端接第一運(yùn)算放大器U1的輸出端，第三電阻R3的另一端接第二運(yùn)算放大器U2的反向輸入 端;第四電阻R4的一端接第一運(yùn)算放大器U1的正向輸入端，第四電阻R4的另一端接第二運(yùn) 算放大器U2的反向輸入端;第四電容C4的一端接參考電壓VDD，第四電容C4的另一端接參考 地;第六電阻R6、第七電阻R7串聯(lián)在參考電壓VDD與參考地之間；第六電容C6-端接第二運(yùn) 算放大器U2的正向輸入端，第六電容C6的另一端接參考地;第五電容C5并聯(lián)在第六電容C6 的兩端;泥漿盒Z-端接運(yùn)算放大器U2的反向輸入端，泥漿盒Z的另一端接運(yùn)算放大器U2的 輸出端;第八電阻R8-端接第二運(yùn)算放大器U2的輸出端，第八電阻R8的另一端接第一輸出 端Voutl;第九電阻R9的一端接第一輸出端Voutl，第九電阻R9的另一端接第二輸出端 Vout2〇3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的泥漿電阻率測試儀，其特征在于，所述的輸入端Vinl接集成式 阻抗測量芯片（2)的V0UT引腳，第一輸出端Vout 1接集成式阻抗測量芯片（2)的VIN引腳;第 二輸出端Vout2接集成式阻抗測量芯片(2)的RFB引腳。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的泥漿電阻率測試儀，其特征在于，所述的控制芯片（1)采用 MSP430芯片。5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的泥漿電阻率測試儀，其特征在于，所述的第二電阻R2、第四電 阻R4、第六電阻R6、第七電阻R7阻值大小均為10ΚΩ，第一電阻R1與第五電阻R5的阻值大小 為20ΚΩ，第八電阻R8與第九電阻R9的阻值大小均為30Ω，第三電阻R3的阻值大小為100Ω。6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的泥漿電阻率測試儀，其特征在于，所述的第一電容C1的容量為 150pF，第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4、第五電容C5和第六電容C6的容量均為O.lyF。
【文檔編號】G01R27/22GK205643522SQ201620422728
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月9日
【發(fā)明人】李守曉, 柴細(xì)元, 王志勇, 崔志強(qiáng), 堪娜, 薄延軍, 劉志云, 楊愛東, 韓明明
【申請人】中國石油集團(tuán)渤海鉆探工程有限公司