色谱分析系统中的微恒离子流发生器的设计

　　随着石油勘探开发技术的不断提高，快速色谱分析的作用显而易见。综合录井仪色谱分析系统以数分钟取得每米几组色谱分析数据已经不能完全满足现场快速钻井的要求[1]。快速色谱分析系统能够及时准确发现显示薄层及超薄油气层，其C1-C5分析周期小于30s，分析精度高，有效地为石油勘探开发提供宝贵的第一手资料[2]。因此，在实际使用的过程中，应该实时校验色谱分析系统的性能，其中最为关键的就是要能够提供高精度的恒定微小的电流模拟实际的离子流，以此保证色谱分析系统的显示精度及地层分辨能力。同时，离子流发生器还能够适应现场工作环境，具有很强的抗干扰性能及便携性。

　　本文设计的微恒离子流发生器就是满足色谱分析系统校验的需要，能够输出高精度的恒定微小电流。并且，该发生器的抗干扰性能能够满足现场校验的环境需求。微恒离子流发生器采用Microchip公司的 dsPIC30F为主控芯片。该芯片是一款将单片机与DSP技术相结合的高性能16位数字信号控制器，综合了单片机(MCU)的控制功能和集成了多种外设的优点，以及DSP的计算能力和数据处理吞吐能力[3]。此外，它在异常事件处理，软件开发环境等方面也表现出强大的性能[4]。由于dsPIC30F芯片的内部资源丰富，基于dsPIC30F平台开发的微恒离子流发生器需要的外设很少，不但系统的抗干扰性和可靠性能够满足微恒离子流发生器在各种环境下运行的要求，而且可以提高系统的灵活性，缩短开发时间，降低开发成本。

　　系统硬件

　　微恒离子流发生器是以dsPIC30F微处理器为核心的，系统硬件结构如图1所示。dsPIC30F微处理器根据电压给定的输入，输出PWM信号;PWM信号经过RC滤波电路滤波作为微恒离子流发生器主电路的电压给定。同时对给定的电压取样反馈电压输入给dsPIC30F微处理器内部自带的12位A/D转换器，即可通过取样反馈电压对给定电压进行电压反馈调节。在每次选择输出量程时，dsPIC30F微处理器通过采集输出校准信号，控制输出校准电路对微恒离子流发生器主电路进行预先校准。为了提高A/D转换的精度，采用专门的A/D基准电压。同时发生器通过液晶显示电路实时显示输出电流。

　　如图1所示，本装置的硬件结构非常简单，极大地提高了微恒离子流发生器的实时显示性及抗干扰性。