一種海洋工程設(shè)備用信號檢測電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及信號檢測以及控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種海洋工程設(shè)備的信號檢測 和控制。
【背景技術(shù)】
[0002] 海洋工程設(shè)備通過專用電纜與海水中的被測設(shè)備連接，正常情況下，專用電纜內(nèi) 的信號線與信號公共線在被測設(shè)備內(nèi)通過導(dǎo)線連接，而一旦專用電纜被拖船扯斷或被螺 旋槳切斷，這時專用電纜內(nèi)部芯線將浸泡在海水中，由于海水有較強(qiáng)的導(dǎo)電能力，因此如何 準(zhǔn)確快速判斷專用電纜中信號線與信號公共線之間是正常情況下的導(dǎo)線短接或是被切斷 后的海水短接，是判斷海洋工程設(shè)備與被測設(shè)備是否正常連接的重要依據(jù)。
[0003] 現(xiàn)有海洋工程設(shè)備中的信號采集裝置其中一路信號采集電路組成框圖如圖1所 示，信號線L與比較器A的同相輸入端連接，則比較器A的同相輸入端電壓U+等于信號線L 上被采到的電壓Un，同時信號線L通過電阻R75 (電阻值為3. 2K Ω )與直流5v地DC5VGND連 接；信號公共線LGND通過電阻R112 (電阻值為1.2ΚΩ)與直流5v正極DC5V+連接；分壓電 阻R92 (電阻值為2K Ω )和R74 (電阻值為3K Ω )對直流5v進(jìn)行分壓得到基準(zhǔn)電壓Uni= 3v， 將基準(zhǔn)電壓Uni接入到比較器A的反相輸入端U。
[0004]
[0005] 式中馬為X區(qū)（海水或?qū)Ь€）信號線L與信號公共線LGND之間的等效電阻。
[0006] 當(dāng)X區(qū)中的信號線L與信號公共線LGND在被測設(shè)備內(nèi)用導(dǎo)線短接時，馬電阻值近 似為〇,根據(jù)公式I可得出U +等于3. 64v，U +大于基準(zhǔn)電壓U "的3v ;
[0007] 當(dāng)X區(qū)為空氣時，即信號線L與信號公共線LGND斷開，馬電阻值為無窮大，根據(jù)公 式I可得出U +等于0v，小于基準(zhǔn)電壓U "的3v ;
[0008] 當(dāng)X區(qū)為海水時，信號線L與信號公共線LGND被海水短接，為了與導(dǎo)線短接的情 況區(qū)分開，則信號線L上被采到的電壓仏必須小于3v，即U +必須小于3v，根據(jù)公式I可得 出馬必須大于0. 93ΚΩ。由于海水在外加 5v電壓，限流電阻4. 4ΚΩ (R 75+R112)情況下仍然 具有較強(qiáng)的導(dǎo)電能力，一般情況下阻值均大于IK Ω，但是海水導(dǎo)電離子濃度稍微偏高或其 他異常狀況就很容易造成X區(qū)內(nèi)的海水等效電阻小于IK Ω，這樣就會造成信號采集結(jié)果和 信號線L與信號公共線LGND由導(dǎo)線短接時的采集結(jié)果一樣，這樣海洋工程設(shè)備就會誤判與 被測設(shè)備仍然正常連接。
[0009] 通過上述情況分析可知，現(xiàn)有海洋工程設(shè)備上的信號采集裝置沒有有效利用海水 的導(dǎo)電特性，使得判斷信號線L和信號公共線LGND之間是導(dǎo)線短接或者是海水短接非常困 難，存在誤判的問題，輕則使裝備間的通信異常，重則會造成海洋工程設(shè)備內(nèi)的電源模塊損 壞，甚至對海洋工程設(shè)備所在的平臺造成安全事故。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 鑒于上述的分析，本發(fā)明旨在提供一種海洋工程設(shè)備用信號采集裝置，用以解決 現(xiàn)有海水短接和導(dǎo)線短接的誤判問題，提高了海洋工程設(shè)備工作的安全性。
[0011] 本發(fā)明的目的主要是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0012] -種海洋工程設(shè)備用信號檢測裝置，其特征在于，所述裝置包括分壓器、放大器、 和比較器，所述分壓器獲得不大于〇. 6伏的第一電壓；該第一電壓輸入至所述放大器的同 相輸入端，信號線通過第一電阻（R3)連接至所述放大器的反向輸入端，第二電阻（R 4)的兩 端分別連接所述放大器的反向輸入端和所述放大器的輸出端；所述放大器的輸出端（U1)連 接所述比較器的同向輸入端，第三電阻（R 5)與第四電阻（R6)對24伏電壓進(jìn)行分壓得到第 二電壓連接至所述比較器的反向輸入端，根據(jù)比較器的輸出確定所述信號線與信號公共線 之間的介質(zhì)類型。
[0013] 優(yōu)選的，當(dāng)所述放大器輸出端電壓小于所述第二電壓時，確定所述信號線與信號 公共線之間的介質(zhì)為海水或空氣；當(dāng)所述放大器輸出端電壓大于所述第二電壓時，確定所 述信號線與公共線之間的介質(zhì)為導(dǎo)線連接。
[0014] 優(yōu)選的，所述分壓器為第五電阻（R1)和第六電阻（R2)對24伏電壓分壓，所述第五 電阻與所述第六電阻的比值大于等于39。
[0015] 優(yōu)選的，所述第五電阻和所述第六電阻均為千歐母量級的電阻。
[0016] 優(yōu)選的，所述第一電阻的阻值為十歐母量級或者百歐母量級，所述第二電阻與所 述第一電阻的比值大于50。
[0017] 優(yōu)選的，所述第三電阻和所述第四電阻的阻值為百千歐母量級，所述第三電阻與 所述第四電阻比值為2. 2 :1，此時裝置運(yùn)行時功耗低。
[0018] 優(yōu)選的，所述第二電壓大于等于2伏且小于等于20伏。
[0019] 優(yōu)選的，所述第二電壓等于16伏。
[0020] 本發(fā)明有益效果如下：信號采集裝置能夠快速準(zhǔn)確檢測出信號線與信號公共線之 間是斷開、導(dǎo)線短接或者是海水短接，從而準(zhǔn)確、快速、可靠的判斷設(shè)備互連狀態(tài)，使海洋工 程設(shè)備的專用電纜被切斷時快速做出反應(yīng)。
[0021] 本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分的從說明書中變 得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在所寫的說明 書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。
【附圖說明】
[0022] 附圖僅用于示出具體實(shí)施例的目的，而并不認(rèn)為是對本發(fā)明的限制，在整個附圖 中，相同的參考符號表不相同的部件。
[0023] 圖1為海洋工程設(shè)備中現(xiàn)有信號采集裝置的一路信號采集電路組成圖；
[0024] 圖2為本發(fā)明的海洋工程設(shè)備中信號采集裝置的一路信號采集電路組成圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面結(jié)合附圖來具體描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中，附圖構(gòu)成本申請一部分，并 與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于闡釋本發(fā)明的原理。
[0026] 本發(fā)明的基本原理就是基于海水在小電壓下表現(xiàn)出的絕緣特性而設(shè)計出了一種 準(zhǔn)確、可靠和快速的海洋工程設(shè)備中的信號采集裝置。
[0027] 新型的信號采集裝置其中一路信號采集電路如圖2所示，包括由電阻M5PR 2組成 的分壓器，電阻R3、R4和運(yùn)算放大器Al組成的放大器，以及有電阻R 5、R6和比較芯片A2組 成的比較器，其特征是在分壓器和比較器之間設(shè)有放大器，將信號線上的小電壓放大后再 和基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，這樣使基準(zhǔn)電壓的選取范圍更大，而且比直接用信號線上的小電壓 與基準(zhǔn)電壓比較更為明顯，從而提高判斷的精確度。
[0028] 信號公共線LGND為直流24v地線，選用阻值為kQ級的分壓電阻況、R2),按R 1: R2S 39的比值對接入直流24v電壓進(jìn)行分壓，獲得不大于0. 6v的電壓，將該電壓連接到放 大器Al的同相輸入端信號線L通過放大電阻R3與反相輸入端連接；放大電阻私的 阻值為幾十~幾百Ω，電阻R4按照R 4:R3大于50的比值選取，并連接在放大器Al的反向輸 入端C/T和輸出端U 1之間；放大器Al的輸出電壓連接到比較器A2的同相輸入端媽，選取 阻值為幾百k Ω阻值的分壓電阻R5、R6，分壓電阻RjP R6比值的選取原則是，分壓電阻R 5和 R6對直流24v電壓進(jìn)行分壓得到的基準(zhǔn)電壓與放大器Al的輸出電壓相比較，能夠明顯區(qū)分 出信號線L和信號公共線LGND之間是何種連接介質(zhì)，并將該基準(zhǔn)電壓接入到比較器A2的 反相輸入端。
[0029] 根據(jù)下面公式II進(jìn)行判斷信號線L和信號公共線LGND之間為何種連接介質(zhì)：
[0030]
[0031] 式中：巧為放大器Al的反相輸入端電壓，！^為放大器Al的輸出電壓，Rx為信號 線L和信號公共線LGND之間的等效連接電阻。
[0032] 當(dāng)由公式II得出的放大器Al輸出端電壓U1小于基準(zhǔn)電壓％時，信號線L和信號 公共線LGND之間為空氣或海水；
[0033] 當(dāng)由公式II得出的放大器Al輸出端電壓U1大于基準(zhǔn)電壓珥時，信號線L和信號 公共線LGND之間為導(dǎo)線連接。
[0034] 以下為優(yōu)選實(shí)施方式：
[0035] 第一步：該信號采集裝置第一部分為分壓器，為信號線L上提供一個小電壓，比如 0. 6v以下，這時即使信號線L和信號公共線LGND浸泡在海水中，也不會產(chǎn)生很強(qiáng)的電離反 應(yīng)，本裝置選取小電壓典型值〇. 2v ;由于信號采集裝置外接電源為直流24v，因此分壓器通 過電阻RJPR2對直流24v進(jìn)行分壓，RJPR 2阻值的選取應(yīng)該在ΚΩ級，這樣無論信號線 L和信號公共線LGND之間是導(dǎo)線還是海水，分壓器與信號線L和信號公共線LGND形成的 通路上只有mA級的電流，不會消耗大量功率而導(dǎo)致發(fā)熱，也不會對海水產(chǎn)生較強(qiáng)的電離反 應(yīng)，同時設(shè)計R 1 = R2= 110 :1，可獲得大約〇. 2v的小電壓，該電壓接到運(yùn)放Al的同相輸入 端；根據(jù)運(yùn)算放大器的"虛短"特性，得出運(yùn)放Al的反相輸入端也具有與同相輸入端相等的 0. 2v小電壓，即在信號線L和信號公共線LGND在斷開時，信號線L上具有0. 2v的小電壓；
[0036] 第二步：該信號采集裝置的第二個部分為放大器，本裝置選取&與R 3的典型比 值為R4 =