石油測井儀器大多工作在地下，缺乏供電設備，需要電池供電。由于測井儀器工作時間長，因此在儀器開發(fā)設計階段，需要監(jiān)測儀器的功耗，以便給儀器配置相應的電池，使儀器能更長時間的工作。因此，很有必要設計一種寬動態(tài)范圍、高精度、帶存儲的直流小電流連續(xù)監(jiān)控儀，可監(jiān)控不同狀態(tài)下的電流大小，從而計算設備的功耗，來給設備配置合適的電池。
1 微電流檢測與設計方案
針對本設計中涉及的10μA及以下微電流檢測問題，主要考慮信號提取和放大過程中消除噪聲的問題。噪聲主要來自兩個方面:一是電子系統(tǒng)內部噪聲，包括熱噪聲、脈沖噪聲、尖峰噪聲、偏置電流和失調電壓等;二是電子系統(tǒng)外部噪聲，包括工頻干擾、射頻噪 聲、機械噪聲和大氣噪聲等。主要采用差分放大電路、減法電路和無源有源濾波相結合的方法消除噪聲，并在電路制作時作了屏蔽等進一步的處理。
2 硬件電路設計
硬件系統(tǒng)的總體設計思路。被測石油測井儀器的微弱直流小電流經過采樣電阻將在其兩端產生微小電壓差，這樣就把電流轉換成電壓，即I/V轉換，采樣電阻兩端的電壓差經無緣濾波電路濾除電壓信號中高頻諧波，電壓信號通過兩級差分放大環(huán)節(jié)進行一定倍數的放大，放大到A-D轉換可以識別采集的電壓幅值，之后使兩路電壓信號與不含有用電壓信號的另一路信號(只有系統(tǒng)噪聲)組合同時進入減法器做差動濾波，濾除放大環(huán)節(jié)的系統(tǒng)噪聲，兩路電壓信號再分別進行巴特沃斯濾波電路濾除工頻干擾，最后分別輸入A-D 轉換器，把模擬信號轉換為數字信號，微控制器對兩路數字信號進行判斷決定選用那一路AD轉換結果作為本次A-D轉換的最終結果，對多次的最終結果進行數字濾波得到多次最終結果的均值，將此均值進行簡單數學運算轉換為測井儀器的實際工作電流。
3 實驗與結論
設計完成后，重點對待測電流做了實驗。使用滑動變阻器模擬的測井儀器工作電流，對檢測結果進行記錄。本論文設計開發(fā)的石油測井儀器功耗檢測系統(tǒng)，能夠實時連續(xù)檢測測井儀器的工作電流，其特點是動態(tài)范圍大且包含微弱電流成分，在檢測10μA以下的電流時誤差在10%左右，在10μA以上的電流時誤差在4%左右。根據檢測的電流值經計算可得到測井儀器的實際工作電壓、功率和功耗，并且能夠存儲一段較長時間內的檢測數據，還可以將檢測數據送入上位機進行分析顯示，統(tǒng)計儀器的總功耗，以此來給測井儀器配置容量合適的供電電池，以節(jié)約成本。
