一种泥浆电阻率测试仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种泥浆电阻率测试仪，包括控制芯片、集成式阻抗测量芯片、显示器、外围测量电路，集成式阻抗测量芯片、显示器、外围测量电路均接到控制芯片上，集成式阻抗测量芯片与温度传感器均连接到外围测量电路；该泥浆电阻率测试仪结构简单、测量准确、便于携带。
【专利说明】
一种泥浆电阻率测试仪
技术领域
[0001] 本实用新型属于泥浆电阻率测试技术领域，特别涉及一种泥浆电阻率测试仪。
【背景技术】
[0002] 泥浆电阻率是测井解释过程中的一个重要参数，它的准确与否直接影响到解释计 算的结果。在泥浆电阻率测量上最常用的装置是泥浆罐，但泥浆罐的电极环极易损坏，操作 的稳定性较差；与此同时，3700系统、5700系统都配备了各自的泥浆电阻率测试盒，但在实 际测量应用中测量准确度不够理想，且占用空间较大。 【实用新型内容】
[0003] 本实用新型的目的是提供一种泥浆电阻率测试仪。
[0004]为此，本实用新型技术方案如下：
[0005] -种泥浆电阻率测试仪，包括控制芯片、集成式阻抗测量芯片、显示器、外围测量 电路，集成式阻抗测量芯片、显示器均接到控制芯片上，外围测量电路连接到集成式阻抗测 量芯片。
[0006] 其中所述的外围测量电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻 R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第一电容C1、第二电容 C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第一运算放大器U1、第二运算放大 器U2、泥浆盒Z;第一电阻R1-端接输入端Vinl，第一电阻R1的另一端接第一运算放大器U1 的反向输入端;第二电阻R2的一端接第一运算放大器U1的反向输入端，第二电阻R2的另一 端接第一运算放大器U1的输出端，第一电容C1并联在第二电阻R2的两端，第五电阻R5的一 端接第一运算放大器U1的正向输入端，第五电阻R5的另一端接第三电容C3的一端，第三电 容C3的另一端接参考地;第三电阻R3的一端接第一运算放大器U1的输出端，第三电阻R3的 另一端接第二运算放大器U2的反向输入端;第四电阻R4的一端接第一运算放大器U1的正向 输入端，第四电阻R4的另一端接第二运算放大器U2的反向输入端;第四电容C4的一端接参 考电压VDD，第四电容C4的另一端接参考地;第六电阻R6、第七电阻R7串联在参考电压VDD与 参考地之间；第六电容C6-端接第二运算放大器U2的正向输入端，第六电容C6的另一端接 参考地;第五电容C5并联在第六电容C6的两端；泥浆盒Z-端接运算放大器U2的反向输入 端，泥浆盒Z的另一端接运算放大器U2的输出端;第八电阻R8-端接第二运算放大器U2的输 出端，第八电阻R8的另一端接第一输出端Voutl;第九电阻R9的一端接第一输出端Voutl，第 九电阻R9的另一端接第二输出端Vout 2。
[0007] 所述的输入端Vinl接集成式阻抗测量芯片的V0UT引脚，第一输出端Voutl接集成 式阻抗测量芯片的VIN引脚;第二输出端Vout2接集成式阻抗测量芯片的RFB引脚。
[0008] 所述的控制芯片采用MSP430芯片。
[0009] 所述的第二电阻R2、第四电阻R4、第六电阻R6、第七电阻R7阻值大小均为10ΚΩ，第 一电阻R1与第五电阻R5的阻值大小为20ΚΩ，第八电阻R8与第九电阻R9的阻值大小均为30 Ω，第三电阻R3的阻值大小为100Ω。
[0010] 所述的第一电容C1的容量为150pF，第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电 容C5和第六电容C6的容量均为0. lyF。
[0011] 与现有技术相比，该泥浆电阻率测试仪结构简单、测量准确、易于携带。
【附图说明】
[0012] 图1为本实用新型提供的泥浆电阻率测试仪的功能结构框图。
[0013] 图2为AD5933芯片的功能框图。
[0014]图3为外围测量电路的电路图。
【具体实施方式】
[0015] 下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步的说明，但下述实施例绝非对 本实用新型有任何限制。
[0016] 图1为本实用新型提供的泥浆电阻率测试仪的功能结构框图，所述的泥浆电阻率 测试仪包括控制芯片1、集成式阻抗测量芯片2、显示器3、外围测量电路4,集成式阻抗测量 芯片2、显示器3均接到控制芯片1上，外围测量电路4连接到集成式阻抗测量芯片2;
[0017] 图3为外围测量电路的电路图，所述的外围测量电路4包括第一电阻R1、第二电阻 R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻 R9、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第一运算 放大器U1、第二运算放大器U2、泥浆盒Z;第一电阻R1-端接输入端Vinl，第一电阻R1的另一 端接第一运算放大器U1的反向输入端;第二电阻R2的一端接第一运算放大器U1的反向输入 端，第二电阻R2的另一端接第一运算放大器U1的输出端，第一电容C1并联在第二电阻R2的 两端，第五电阻R5的一端接第一运算放大器U1的正向输入端，第五电阻R5的另一端接第三 电容C3的一端，第三电容C3的另一端接参考地;第三电阻R3的一端接第一运算放大器U1的 输出端，第三电阻R3的另一端接第二运算放大器U2的反向输入端;第四电阻R4的一端接第 一运算放大器U1的正向输入端，第四电阻R4的另一端接第二运算放大器U2的反向输入端； 第四电容C4的一端接参考电压VDD，第四电容C4的另一端接参考地;第六电阻R6、第七电阻 R7串联在参考电压VDD与参考地之间；第六电容C6-端接第二运算放大器U2的正向输入端， 第六电容C6的另一端接参考地;第五电容C5并联在第六电容C6的两端;泥浆盒Z-端接运算 放大器U2的反向输入端，泥浆盒Z的另一端接运算放大器U2的输出端;第八电阻R8-端接第 二运算放大器U2的输出端，第八电阻R8的另一端接第一输出端Voutl;第九电阻R9的一端接 第一输出端Vout 1，第九电阻R9的另一端接第二输出端Vout 2;
[0018] 所述的输入端Vinl接集成式阻抗测量芯片2的VOUT引脚，第一输出端Voutl接集成 式阻抗测量芯片2的VIN引脚;第二输出端Vout2接集成式阻抗测量芯片2的RFB引脚；
[0019] 所述的控制芯片1采用MSP430芯片，该芯片具有12位AD采集通道，采用电池供电， 且功耗较低;与电阻率测试盒相比，该MSP430芯片体积小，便于携带；
[0020] 所述的第二电阻R2、第四电阻R4、第六电阻R6、第七电阻R7阻值大小均为10ΚΩ，第 一电阻R1与第五电阻R5的阻值大小为20ΚΩ，第八电阻R8与第九电阻R9的阻值大小均为30 Ω，第三电阻R3的阻值大小为100Ω。
[0021] 所述的第一电容Cl的容量为150pF，第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电 容C5和第六电容C6的容量均为O.lyF;
[0022] 所述的集成式阻抗测量芯片2采用AD5933、AD714X、AD715X系列阻抗测量芯片，此 类芯片在片内集成激励信号源，具有频率调制与解调功能，直接输出被测阻抗的数字量;此 类芯片主要应用在微小阻抗测量、电容式触摸屏和生物阻抗谱测量等领域；
[0023] 本实用新型提供的电阻率测试仪的实施方式如下：
[0024]本实施例中，集成式阻抗测量芯片2采用的是AD5933阻抗测量芯片，其功能框图如 图2所示，AD5933阻抗测量芯片包括晶振、直接数字式频率合成器、数模转换、放大器、低通 滤波器、I2C接口、模数转换等电子器件，AD5933阻抗测量芯片的SDA引脚与SCL引脚通过I 2C 总线与控制芯片1相连，AD5933阻抗测量芯片作为从器件受控制芯片1的控制，AD5933阻抗 测量芯片的V0UT引脚连接到外围测量电路4的输入端Vinl，AD5933芯片的VIN引脚连接到外 围测量电路4的第一输出端Voutl;AD5933芯片的RFB引脚连接到外围测量电路4的第二输出 端Vout2;
[0025] 该电阻率测试仪在使用时，首先打开该电阻率测试仪的电源开关，此时AD5933阻 抗测量芯片上的直接数字式频率合成器输出特定频率的激励信号，该激励信号通过外围测 量电路4的第一输入端Vinl进入外围测量电路4,并作为外围测量电路4的输入信号，该输入 信号经过第一电阻R1进入第一运算放大器U1的反向输入端，利用第一运算放大器U1对该输 入信号进行放大，并消除该输入信号的偏置电压；
[0026]设第一运算放大器U1的正向输入端的电压为Vp，第一运算放大器U1的反向输入端 的电压为Vn，流过第一电阻R1的电流为I i，流过第二电阻R2的电流为12，流过第三电阻R3的 电流为13,流过第四电阻R4的电流为14,流过第五电阻R5的电流为1 5,设第一运算放大器U1 的输出端电压为VI，图3中B点的电压为V2;
[0027] 利用虚短、虚断的概念可知：
[0028] Vn = Vp (1)
[0029] I1 = I2 (2)
[0030] I4=l5 (3)
[0039] 流过图3中B点的电流Ib为：
[0040] Ib=I3+I4 (8)
[0041 ]由于R3 = 100Q，R4=10KQ，第四电阻R4的阻值远远大于第三电阻R3的阻值，此时 流过第四电阻R4的电流14可忽略不计，则此时可认为流过B点的电流Ib等于流过第三电阻R3 的电流13,由于：
[0046]即当输入端Vinl电压不变时，图3中B点的电流值恒定；
[0047]流经B点的电流经过泥浆盒Z中的待测泥浆后，会在第二运算放大器U2输出端产生 一个输出电压Uz，这个输出电压Uz与泥浆盒Z中的待测泥浆的阻抗Rz成正比，从图3中可以看 出流过泥浆盒Z中的待测泥浆的电流Iz与B点的电流相等，即
[0049 ]电流Iz流经泥浆盒Z中的待测泥浆与第九电阻R9后，到达外围测量电路4的第一输 出端Voutl，并通过图2中AD5933芯片的Vin引脚流入AD5933芯片中虚地的I/V转换电路，经 过I/V转换电路之后，再依次经过增益放大、滤波、模数转换等一系列变换，AD5933芯片对变 换后的信号进行采样，并对采样的信息进行傅里叶变换，然后将傅里叶变换的结果的虚部 和实部分别储存在虚部寄存器和实部寄存器中，控制芯片1向AD5933芯片发送控制命令，将 寄存器中的数据通过I 2C总线传送到控制芯片1上，控制芯片1将接收到的数据进行译码后 传送到显示器3,显示器3将泥浆盒Z中待测泥浆电阻率的测量结果显示在显示屏上。
【主权项】
1. 一种泥浆电阻率测试仪，其特征在于，所述的泥浆电阻率测试仪包括控制芯片（1)、 集成式阻抗测量芯片（2)、显示器(3)、外围测量电路(4)，集成式阻抗测量芯片（2)、显示器 (3)均接到控制芯片（1)上，外围测量电路(4)连接到集成式阻抗测量芯片(2)。2. 根据权利要求1所述的泥浆电阻率测试仪，其特征在于，所述的外围测量电路(4)包 括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻 R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容 C5、第六电容C6、第一运算放大器U1、第二运算放大器U2、泥浆盒Z;第一电阻R1-端接输入 端Vinl，第一电阻R1的另一端接第一运算放大器U1的反向输入端;第二电阻R2的一端接第 一运算放大器U1的反向输入端，第二电阻R2的另一端接第一运算放大器U1的输出端，第一 电容C1并联在第二电阻R2的两端，第五电阻R5的一端接第一运算放大器U1的正向输入端， 第五电阻R5的另一端接第三电容C3的一端，第三电容C3的另一端接参考地;第三电阻R3的 一端接第一运算放大器U1的输出端，第三电阻R3的另一端接第二运算放大器U2的反向输入 端;第四电阻R4的一端接第一运算放大器U1的正向输入端，第四电阻R4的另一端接第二运 算放大器U2的反向输入端;第四电容C4的一端接参考电压VDD，第四电容C4的另一端接参考 地;第六电阻R6、第七电阻R7串联在参考电压VDD与参考地之间；第六电容C6-端接第二运 算放大器U2的正向输入端，第六电容C6的另一端接参考地;第五电容C5并联在第六电容C6 的两端;泥浆盒Z-端接运算放大器U2的反向输入端，泥浆盒Z的另一端接运算放大器U2的 输出端;第八电阻R8-端接第二运算放大器U2的输出端，第八电阻R8的另一端接第一输出 端Voutl;第九电阻R9的一端接第一输出端Voutl，第九电阻R9的另一端接第二输出端 Vout2〇3. 根据权利要求2所述的泥浆电阻率测试仪，其特征在于，所述的输入端Vinl接集成式 阻抗测量芯片（2)的V0UT引脚，第一输出端Vout 1接集成式阻抗测量芯片（2)的VIN引脚;第 二输出端Vout2接集成式阻抗测量芯片(2)的RFB引脚。4. 根据权利要求1所述的泥浆电阻率测试仪，其特征在于，所述的控制芯片（1)采用 MSP430芯片。5. 根据权利要求2所述的泥浆电阻率测试仪，其特征在于，所述的第二电阻R2、第四电 阻R4、第六电阻R6、第七电阻R7阻值大小均为10ΚΩ，第一电阻R1与第五电阻R5的阻值大小 为20ΚΩ，第八电阻R8与第九电阻R9的阻值大小均为30Ω，第三电阻R3的阻值大小为100Ω。6. 根据权利要求2所述的泥浆电阻率测试仪，其特征在于，所述的第一电容C1的容量为 150pF，第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5和第六电容C6的容量均为O.lyF。
【文档编号】G01R27/22GK205643522SQ201620422728
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月9日
【发明人】李守晓, 柴细元, 王志勇, 崔志强, 堪娜, 薄延军, 刘志云, 杨爱东, 韩明明
【申请人】中国石油集团渤海钻探工程有限公司