[实用新型]一种自然电位测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种自然电位测量装置。

背景技术

在石油测井中，自然电位测井是一个常用的测井方法，主要用于判断岩性、地层对比、划分渗透层、计算地层水电阻率及判断水淹层等。自然电位是在钻开岩层时井壁附近产生的电化学活动而造成的电场，该场的分布决定于井孔剖面的岩层性质。沿井轴测量记录自然电位变化曲线，用以区别岩性，这种测井方法为自然电位测井，在自然电位的测量中，不同的井常常叠加不同的直流电平，导致信号超出测量范围，影响测量效果，这是我们所不希望发生的，故在自然电位的测量中都有偏置调节电路，使测量的信号控制在一定的范围内，这样大大提高了仪器测量的动态范围。目前控制自然电位偏置主要方法有手动调节和自动调节两种，手动调节只适用于地面测量，在井下测量中只能用自动调节。本装置为井下测量自然电位的装置。

实现自然电位测量的电路如图1，一般分由三部分组成：自然电位放大电路、偏置调节电路和加法电路。目前自动调节自然电位测量中采用纯硬件控制，如图1为一种自然电位测量装置。

图中：运算放大器U1构成自然电位放大电路；运算放大器U3和电阻R4、R5、R6、R7构成加法电路；U2、U4、U5、U6及其相关的器件构成自动偏置调节电路，U4、U5为比较器，U6为可逆计数器，U2为多路模拟开关。

自然电位信号通过放大电路放大A1倍后送入加法电路的一端，和偏置输出信号Vref进行加法放大，输出叠加信号Vout。输出信号Vout和参考电压V1及V2通过比较器进行比较，产生控制信号V3、V4控制U5计数器的输出，从而控制了模拟开关的选通，选择输出所需要的不同电平Vref，与Vsp1经U6相加，达到调节偏置的目的。

电路的输出为Vout和控制电平Q1、Q2、Q3、Q4。

即：Vout＝Vsp*A1+Vref

自然电位的大小为：

Vsp＝(Vout-Vref)/A1

上述电路采用纯硬件设计，器件较多，且偏置电压Vref只有通过模拟开关的控制信号才能反推出偏置电压，不直观，当偏置电压随时间和温度变化时，不能反映出来，影响测量精度。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种偏置调节控制电路由微处理器实现，同时输入偏置电压，可以测量较大范围变化的自然电位的测量装置。

本发明采用如下技术方案：它包括由运算放大器U1构成自然电位放大电路；运算放大器U3和电阻R1、R2、R3、R4构成加法电路；多路开关U2、模数转换器U4、微处理器U5构成自动偏置调节电路，Vref1-Vrefn为不同电位的参考信号；

运算放大器U1正负输入端连接自然电位信号Vsp，输出端通过电阻R2与运算放大器U3的正极输入端连接，运算放大器U3的输出端与模数转换器U4的输入端连接，模数转换器U4的输入端与微处理器U5的输入端连接，微处理器U5的控制信号总线与多路开关U2的选通A0、A1……An连接，多路开关U2与不同自然电位的参考信号Vref1-Vrefn连接，同时输出端连接偏置电压Vref，通过电阻R1与运算放大器U3的正极输入端连接，运算放大器U3的负极通过电阻R4与输出端连接，通过电阻R3接地。

自然电位信号Vsp通过放大器U1放大A1倍产生Vsp1信号，通过电阻R2送入放大器U3的输入端，进行加法放大，叠加信号Vout从放大器U3的输出端输出，输出的叠加信号经A/D转换器U4的输入端，经转换后，送入微处理中进行处理判断，产生相应的控制信号A0、A1……An控制多路开关U2选通，输出相应的偏置电压Vref通过R1送入放大器U3的输入端，与自然电位信号经过加法器相加后输出Vout。

自然电位放大电路和加法电路不变，偏置调节电路控制改为用微处理器实现：自然电位输出信号经A/D转换后到微处理器进行比较处理，产生相应的控制电平，控制多路开关选择合适的偏置电压，保证输出不饱和。

随着测井装备更新，测井仪器的传输均采用数字传输，即模拟信号均需要进行A/D转换，同时采用微处理器进行数据处理，故采用本方案在偏置调节控制电路上只是合理的运用了做数据处理的A/D芯片和微处理器芯片，几乎不增加硬件开销。

和现有技术相比本方案电路更加简洁，节省了仪器的硬件资源。

附图说明

图1为一种现有的自然电位测量装置示意图。

图2为本实用新型电路示意图。

图3为控制软件流程图。

具体实施方式