專利名稱：一種基于單片機(jī)的電導(dǎo)率和溫度一體化傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及用于石油錄井現(xiàn)場的電導(dǎo)率、溫度的傳感器技術(shù)，特別涉及一種基于單片機(jī)的電導(dǎo)率和溫度一體化傳感器。
背景技術(shù)：
鉆井液參數(shù)的變化通常直接反映井下地層流體的活躍情況及井筒壓力與地層壓力的平衡情況，重視鉆井液參數(shù)異常的預(yù)報，可以避免井噴、井漏等重大事故的發(fā)生，及時處理油氣侵、鹽侵、水侵，為順利施工創(chuàng)造條件。井口探頭式傳感 器能更有效、便捷地進(jìn)行鉆井液參數(shù)檢測，提高檢測準(zhǔn)確性，節(jié)約成本，降低勞動強(qiáng)度。在石油錄井現(xiàn)場通過檢測入口鉆井液和出口鉆井液的電導(dǎo)率、溫度值的兩個參數(shù)數(shù)據(jù)變化，定性劃分水層、氣水同層、油水同層有它獨(dú)特的用途和作用。但是，這必須基于傳感器測量靈敏度、準(zhǔn)確度高和測量數(shù)據(jù)可靠的條件上才能夠?qū)崿F(xiàn)。傳統(tǒng)的電導(dǎo)率傳感器和溫度傳感器是分別單獨(dú)測量鉆井液的電導(dǎo)率和溫度參數(shù)，因此，存在集成度低，不便于安裝，測量精度不高等缺陷。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，特別設(shè)計(jì)一種基于單片機(jī)的電導(dǎo)率和溫度一體化傳感器。本設(shè)計(jì)將電導(dǎo)率傳感器和溫度傳感器集成在一個傳感器探頭中，采用先進(jìn)的單片機(jī)技術(shù)，將電導(dǎo)率傳感器和溫度傳感器探頭測得的數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)據(jù)線傳輸至變送器部分，在變送器中，將采集到的數(shù)據(jù)信號經(jīng)過一系列的硬件電路傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)，經(jīng)過單片機(jī)的處理和計(jì)算后以兩路4-20mA的電流信號穩(wěn)定輸出。本實(shí)用新型由變送器、連接桿、傳感器探頭三部分組成。傳感器探頭主要采集待測液體的溫度和電導(dǎo)率信號，連接桿里包裹著信號線和電源線，主要起到保護(hù)線纜的作用，變送器主要是將傳輸?shù)降男盘柦?jīng)過一系列的處理后以標(biāo)準(zhǔn)的電流信號輸出。本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案是一種基于單片機(jī)的電導(dǎo)率和溫度一體化傳感器，其特征在于，包括變送器、傳感器探頭和連接桿，所述傳感器探頭中安裝有溫度傳感器和電導(dǎo)率傳感器，連接桿的上端與變送器通過螺紋連接固定，連接桿的下端與傳感器探頭螺紋連接，溫度傳感器和電導(dǎo)率傳感器的信號線在連接桿內(nèi)與變送器的電路連接。本實(shí)用新型所產(chǎn)生的有益效果是采用本設(shè)計(jì)，將電導(dǎo)率、溫度兩種傳感器合為一體，在提高了溫度傳感器和電導(dǎo)率傳感器的測量精度和可靠性的同時，縮小了體積，減輕了重量，增強(qiáng)了溫度傳感器和電導(dǎo)率傳感器在石油錄井現(xiàn)場的實(shí)用性。同時，采用軟件補(bǔ)償技術(shù)也減少了溫度傳感器和電導(dǎo)率傳感器在使用過程中對線性度的影響程度。
圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)正視圖。圖2是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。圖3是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)仰視圖。圖4是本實(shí)用新型電原理圖。
具體實(shí)施方式
[0012]為了更清楚的理解本實(shí)用新型，結(jié)合附圖和實(shí)施例作進(jìn)一步描述參照圖1、圖2和圖3，一種基于單片機(jī)的電導(dǎo)率和溫度一體化傳感器包括變送器1、傳感器探頭2和連接桿3，所述傳感器探頭2中安裝有溫度傳感器2-1和電導(dǎo)率傳感器2-2，連接桿3的上端與變送器I通過螺紋連接固定，連接桿3的下端與傳感器探頭2螺紋連接，溫度傳感器2-1和電導(dǎo)率傳感器2-2的信號線在連接桿3內(nèi)與變送器I的電路連接，形成電導(dǎo)率和溫度一體化傳感器。參照圖4，本設(shè)計(jì)的變送器I的電路包括單片機(jī)U1、第一隔離變壓器Tl、第二隔離變壓器T2、第一放大器U2、第二放大器U3及放大電路U4，其中，電導(dǎo)率傳感器2-2的第一探頭A和第二探頭B通過第一隔離變壓器Tl與第二放大器U3連接，第二放大器U3與單片機(jī)Ul連接，電導(dǎo)率傳感器2-2的第三探頭C和第四探頭D通過第二隔離變壓器T2與第一放大器U2連接，第一放大器U2與單片機(jī)Ul連接，溫度傳感器2-1的探頭E通過放大電路U4與單片機(jī)Ul連接。實(shí)施例本實(shí)用新型的單片機(jī)Ul采用80C51F005芯片；第一放大器U2和第二放大器U3均采用TL0741芯片；放大電路U4采用LM2902芯片；溫度傳感器2_1采用PT100溫度傳感器。電導(dǎo)率傳感器2-2的第一探頭A、第二探頭B、第三探頭C和第四探頭D設(shè)為環(huán)形(如圖1所示)。本實(shí)用新型的電導(dǎo)率檢測原理電導(dǎo)率傳感器2-2通過傳感器探頭2置于泥漿池內(nèi)，變送器I內(nèi)部的單片機(jī)Ul (80C51F005)產(chǎn)生一個275Hz正弦波信號，這個信號不隨外部電壓、溫度、負(fù)載等因素的變化而變化，幅度和頻率都十分穩(wěn)定，經(jīng)過第二放大器U3(TL0741)和第一隔離變壓器Tl送到電導(dǎo)率傳感器的第一探頭A和第二探頭B (不銹鋼環(huán))，第三探頭C和第四探頭D (不銹鋼環(huán))經(jīng)過泥漿電阻將正弦波信號傳輸?shù)降诙綦x變壓器T2的輸入端,該第二隔離變壓器T2的輸出端將信號送到第一放大器U2 (TL0741),將信號處理后，接入單片機(jī)Ul (80C51F005)的接口，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，這個信號與泥漿的電阻率有關(guān)，單片機(jī)Ul將轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字信號根據(jù)原電路的非線性特點(diǎn)進(jìn)行變換形成4-20mA直流電流(參見圖4)。本實(shí)用新型的溫度檢測原理溫度傳感器2-1 (PT100)通過傳感器探頭2置于泥漿池內(nèi)，用三線制與電橋相接，溫度傳感器2-1的探頭E隨溫度的變化電阻值會發(fā)生線性變化，通過形成的相應(yīng)輸出電壓變化，經(jīng)放大電路U4 (LM2902)處理后，由單片機(jī)Ul(C8051F005)輸出4-20mA直流電流(參見圖4)。根據(jù)上述說明，結(jié)合本領(lǐng)域技術(shù)可實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的方案。
權(quán)利要求1.一種基于單片機(jī)的電導(dǎo)率和溫度一體化傳感器，其特征在于，包括變送器(I)、傳感器探頭(2 )和連接桿(3 )，所述傳感器探頭(2 )中安裝有溫度傳感器(2-1)和電導(dǎo)率傳感器(2-2),連接桿(3)的上端與變送器(I)通過螺紋連接固定，連接桿(3)的下端與傳感器探頭(2)螺紋連接，溫度傳感器(2-1)和電導(dǎo)率傳感器(2-2)的信號線在連接桿(3)內(nèi)與變送器(O的電路連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單片機(jī)的電導(dǎo)率和溫度一體化傳感器，其特征在于，所述的變送器(I)的電路包括單片機(jī)U1、第一隔離變壓器Tl、第二隔離變壓器T2、第一放大器U2、第二放大器U3及放大電路U4，其中，所述的電導(dǎo)率傳感器(2-2)的第一探頭A和第二探頭B通過第一隔離變壓器Tl與第二放大器U3連接，第二放大器U3與單片機(jī)Ul連接，電導(dǎo)率傳感器(2-2)的第三探頭C和第四探頭D通過第二隔離變壓器T2與第一放大器U2連接，第一放大器U2與單片機(jī)Ul連接，所述的溫度傳感器(2-1)的探頭E通過放大電路U4與單片機(jī)Ul連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于單片機(jī)的電導(dǎo)率和溫度一體化傳感器，其特征在于，所述的單片機(jī)Ul采用80C51R)05芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于單片機(jī)的電導(dǎo)率和溫度一體化傳感器，其特征在于，所述的第一放大器U2和第二放大器U3均米用TL0741芯片。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于單片機(jī)的電導(dǎo)率和溫度一體化傳感器，其特征在于，所述的放大電路U4采用LM2902芯片。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單片機(jī)的電導(dǎo)率和溫度一體化傳感器，其特征在于，所述的溫度傳感器(2-1)采用PTlOO溫度傳感器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的一種基于單片機(jī)的電導(dǎo)率和溫度一體化傳感器，其特征在于，所述的電導(dǎo)率傳感器(2-2)的第一探頭A、第二探頭B、第三探頭C和第四探頭D設(shè)為環(huán)形。
專利摘要本實(shí)用新型涉及用于石油錄井現(xiàn)場的電導(dǎo)率、溫度的傳感器技術(shù)，特別涉及一種基于單片機(jī)的電導(dǎo)率和溫度一體化傳感器。本設(shè)計(jì)包括變送器、傳感器探頭和連接桿，所述傳感器探頭中安裝有溫度傳感器和電導(dǎo)率傳感器，連接桿的上端與變送器通過螺紋連接固定，連接桿的下端與傳感器探頭螺紋連接，溫度傳感器和電導(dǎo)率傳感器的信號線在連接桿內(nèi)與變送器的電路連接。采用本設(shè)計(jì)，在提高了溫度傳感器和電導(dǎo)率傳感器的測量精度和可靠性的同時縮小傳感器體積，增強(qiáng)了溫度傳感器和電導(dǎo)率傳感器在石油錄井現(xiàn)場的實(shí)用性。同時，采用軟件補(bǔ)償技術(shù)也減少了溫度傳感器和電導(dǎo)率傳感器在使用過程中對線性度的影響程度。
文檔編號G01D21/02GK202853657SQ201220498110
公開日2013年4月3日 申請日期2012年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月26日
發(fā)明者董靈彥, 劉青, 元欐, 閻治全, 徐森, 劉海越 申請人:天津陸海石油設(shè)備系統(tǒng)工程有限責(zé)任公司