基于单片机的普通电阻率测井实验装置的设计.
摘 要
普通电阻率测井是电测井的重要方法之一，根据测量的岩层电阻率，来判断岩性，划分油气水层，研究储集层的含油性。目前的普通电阻率测井仪器中，复杂的大型设备功能齐全但成本很高，而简单的小型仪器往往不能与微机通信，自动化程度低，而且不能对数据进行实时分析。我校测井实验室用于普通电阻率测井的仪器就存在上述弊端，目前使用的是由北京地质仪器厂生产的JC-3电测仪，它不具备深度测量，并且主要采用人工记录数据的方式，测量周期长，速度慢，自动化程度很低。
本文实现了普通电阻率测井实验装置的设计与制作。本实验装置以测井实验教学为主要应用目标，也可用于一般的野外测井。它具有恒流供电、深度测量、电压测量等功能，使用标准串行接口与上位机通信，配合测井实验室开发的电阻率测井数据采集软件可实时绘制出视电阻率随深度变化的测井曲线。
其中，恒流源使用稳压集成电路制作，通过A/D转换器将电流值显示在液晶上；深度测量使用AT89C51单片机配合测井绞车附带的光电编码器来实现，由8位LED数码管显示；电压的测量是通过12位高精度A/D转换器TC7109配合单片机来实现，由4位LED数码管显示，通过串行接口与上位机通信。
该实验装置可输出的最大电流超过500mA，电压量程±2V，精度1mV，深度测量的范围为±9999.999m，最小分辨率1mm，串行通信速率4800b/s，各项指标均达到并超过了实验教学要求。目前本实验装置已经用于本科生测井实验课程的教学，效果良好，既丰富了教学内容，同时也充实了测井实验室的实验设备，改善了实验条件。
关键词：测井； 电阻率； 单片机； 光电脉冲编码器； A/D转换
目 录
第一章 绪 论 1
第一节 普通电阻率测井实验仪器现状 1
第二节 研究目的 1
第二章 普通电阻率测井原理 2
第一节 普通电阻率测井原理 2
第二节 电极系 3
第三章 总体设计 4
第一节 总体结构设计 4
第二节 各模块设计方案 5
一、 恒流源设计方案 5
二、 极化补偿方案 5
三、 电压电流测量方案 6
四、 深度测量方案 8
第四章 硬件实现 10
第一节 供电模块 10
第二节 恒流源 11
第三节 电流测量模块 11
第四节 深度测量模块 14
一、 鉴相电路 14
二、 单片机最小系统 15
三、 按键电路 16
四、 显示电路 16
第五节 电压测量模块 17
第五章 单片机程序设计与实现 21
第一节 深度测量模块程序 21
一、 总体流程 21
二、 各子程序 22
第二节 电压测量模块程序 23
第六章 测试结果 25
第一节 测试环境及仪器对比 25
一、 测试环境 25
二、 仪器对比 25
三、 实验装置外观 26
第二节 测试结果及误差分析 27
一、 测试结果 27
二、 误差分析 28
三、 整体测试 28
结 论 30
致 谢 31
参考文献 32
附录一：深度测量单片机程序部分源代码 33
附录二：电压测量模块单片机程序部分源代码 35
参考文献
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