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1、 福建科达衡器有限公司 基于ADuC845的石油录井二氧化碳检测仪(一）引言在石油勘探过程中，二氧化碳检测是一项重要的录井工作，为后续的地质解释评价提供参考依据。从钻井液脱出的气体包括多种烃类气体、氢气、二氧化碳等，在采用红外光谱吸收法之前一般采用热导法检测二氧化碳，这种方法的缺点是易受其他气体的干扰。随着工艺的发展，红外发光源和红外传感器变得更加小巧，红外光谱吸收法逐渐取代了热导法。为了实现准确稳定的检测，除了采用性能优良的红外发光源和红外传感器外，信号采集处理部分也至关重要。其中，稳定可靠的ADC采集和高效的数据处理是二氧化碳检测系统的关键。1 红外光谱吸收法原理红外光谱吸收法是利用被测气

2、体对红外光的特征吸收来实现气体成分的浓度分析。当对应某一气体具有特征吸收的光波通过这一被测气体时，其强度将明显减弱，强度衰减程度与该气体浓度有关。根据对出射光强的测试，可确定被测气体的浓度，对确定波长的红外光波的吸收，其强度和被测气体浓度间的关系遵守比尔定律。其基本原理如图1所示。图1，红外检测器原理图基本数学模型：大部分有机和无机多原子分子气体在红外区有特征吸收波长。当红外光通过时，这些气体分子对特定波长的透过光强可由朗伯一比尔定律表示：而吸收光强i可表示为：式中：Io为入射光强;I为透过光强;l为气体介质厚度，p为气体浓度，k为吸收系数。吸收系数k是一个非常复杂的量，它不仅与气体种类、入射

3、光波长有关，而且还受环境温度、环境大气压等因素的影响。因此，对于变温、变气压的工作环境，k是一个变值，从而直接影响吸收光强I。2 ADuC845的基本原理和性能特点ADuC845是高性能24位数据采集与处理系统，它内部集成有两个24位分辨率的-ADC、双D/A转换器、10或8通道输入多路复用器、一个高效的8051内核;可提供62 KB的Flash程序存储器，4 KB Flash数据存储器和2304字节的数据RAM。ADuC845具有串行下载和调度模式，可通过EA引脚提供引脚竞争模式，同时支持Quick Start开发系统和低成本的软件和硬件工具。ADuC845可通过一个片内锁相环PLL产生一个12.58 MHz的高频时钟，以使之运行于32 kHz外部晶振。片内微控制器是一个优化的单指令周期8051闪存MCU。该MCU在保持与8051指令系统兼容的同时，具有12.58 MIPS的性能。该芯片的两个独立的ADC(主ADC和辅助ADC)由一个输入多路复用器、一个温度传感器和一个可直接测量低幅度信号的可编程增益放大器PGA组成。主、辅ADC都采用高频“斩波”技术

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