專利名稱：一種用于隔水管內(nèi)環(huán)空瞬時流量測量的電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型與深水鉆井中隔水管與鉆桿之間環(huán)空瞬時流量的測量有關(guān)，特別是關(guān)于一種用于隔水管內(nèi)環(huán)空瞬時流量測量的電路。
背景技術(shù)：
在海洋深水鉆井過程中，海底隔水管的工作環(huán)境惡劣(深水、高壓等)，因此對隔水管的力學(xué)性能要求很高，成本很大。隔水管內(nèi)部設(shè)置有鉆柱，隔水管與鉆柱之間環(huán)空瞬時流量直接影響隔水管的壽命，因此需要通過測量隔水管與鉆柱之間環(huán)空瞬時流量來評估和監(jiān)測隔水管。有利用靶式流量計來測量鉆井液出口流量。測量原理是依靠出口鉆井液的沖力使靶體位置發(fā)生變化，依靠傳感器傳遞信號來測量流量的大小，變化反應(yīng)比較靈敏，測量結(jié)果基本上能夠反映鉆井液出口流量的異常變化，但是，傳感器在現(xiàn)場應(yīng)用存在許多缺點1)安裝條件要求嚴(yán)格，即傳感器必須裝在鉆井液出口高架槽上，高架槽的直徑和坡度需滿足靶體在靜止時能夠垂直或接近垂直狀態(tài)；2)本體長時間使用會造成活動不靈活、測量范圍縮小，即在長時間的錄井過程中， 鉆井液會逐漸干結(jié)成泥餅，堆積在靶體活動軸附近，使其活動范圍受到限制或者不靈活，導(dǎo)致其輸出信號范圍變小或者不能真實反映鉆井液流量的變化；3)現(xiàn)場環(huán)境對該傳感器的影響較大，長時間使用會造成可變電阻容易損壞，易出現(xiàn)接觸不良現(xiàn)象，并且可變電阻長期在潮濕環(huán)境下使用易產(chǎn)生阻值誤差；4)由于靶體的重量選擇不合適，當(dāng)受到鉆井液沖擊后，其上升和回落之間的落差較大，致使輸出信號變化范圍大，測量結(jié)果不夠準(zhǔn)確；5)測量結(jié)果滯后，不利于提前發(fā)現(xiàn)井涌。
發(fā)明內(nèi)容因此，本實用新型的目的是為了克服傳統(tǒng)出口流量測量裝置的不足，提供一種用于隔水管內(nèi)環(huán)空瞬時流量測量的電路，能夠準(zhǔn)確及時地對超聲波傳感器信號進(jìn)行處理，及時判斷井下井涌情況，提高深水鉆井井控安全性。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取以下技術(shù)方案一種用于隔水管內(nèi)環(huán)空瞬時流量測量的電路，它包括與超聲波傳感器相連的超聲波收發(fā)模塊、與收發(fā)模塊通過接口電路相連并和上機(jī)位完成通訊的測控模塊，其特征在于所述超聲波收發(fā)模塊中包含有收發(fā)電路、通路開關(guān)和電源電路，收發(fā)電路一端與超聲波傳感器相連，另一端與通路開關(guān)相連，內(nèi)含微處理器，通路開關(guān)與接口電路相連，實現(xiàn)向測控模塊的信號傳輸，所述微處理器產(chǎn)生一個具有一定頻率、一定脈沖寬度和一定輸出功率的電脈沖驅(qū)動信號激勵超聲波傳感器；所述測控模塊包括放大電路、濾波電路、自動增益控制電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、電壓轉(zhuǎn)換電路、數(shù)字信號處理器、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、電壓調(diào)整電路、FLASH連接電路、RESET電路、接口電路，F(xiàn)LASH 連接電路、RESET電路、與上位機(jī)通信的接口電路，接口電路與放大電路的輸入端連接，放大電路的輸出端與濾波電路的輸入端連接，濾波電路的輸出端與自動增益控制電路的輸入端連接，自動增益控制電路的輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端通過電壓轉(zhuǎn)換電路與數(shù)字信號處理器的輸入端連接，數(shù)字信號處理器的輸出端與數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接，數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的輸出端通過電壓調(diào)整電路的輸入端連接，電壓調(diào)整電路的輸出端與自動增益控制電路的輸入端連接，F(xiàn)LASH連接電路、RESET電路、通信接口都與數(shù)字信號處理器連接；所述上位機(jī)完成對測量數(shù)據(jù)的顯示、存儲、分析。與超聲波收發(fā)模塊的接口中有多路開關(guān)控制線、接收開關(guān)控制線、超聲波信號發(fā)射驅(qū)動信號線以及接收信號傳輸線，與上位機(jī)通信采用RS232或RS485標(biāo)準(zhǔn)。所述接口電路中芯片選為HEADER7x2，放大電路芯片選為NE5534，濾波電路芯片選為MAX275，自動增益控制電路芯片選為VCA80，模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片選為TT16KK81、ADS802U， 電壓轉(zhuǎn)換電路芯片選為SN74LVC245A或SN74LVC4M5A，數(shù)字信號處理器芯片選為DSP，數(shù)模轉(zhuǎn)換電路芯片選為DAC7512，電壓調(diào)整電路芯片為LM258，RESET電路芯片選為CAT811S， FLASH連接電路芯片為S^AL016D，RS232接口電路的芯片選為SP232EEA。所述超聲波傳感器接收信號輸入到芯片NE5534的輸入端2腳后通過輸出端6腳和芯片MAX275的輸入端8腳輸入到芯片MAX275中，芯片VCA80的輸入端8腳與芯片MAX275 的輸出端18腳連接，芯片TT16KK81的輸入端6腳與芯片VCA80的輸出端5腳連接，芯片 ADS802U輸入端16腳與芯片DSP79腳連接，芯片ADS802U的輸入端3 6腳與ADS802U的 10 13腳連接，芯片DAC7512的輸入端5、6、7腳分別與芯片DSP的49、53、55腳連接，芯片SN74LVc245A或SN74LVC4M5A的輸入端5腳與芯片DAC7512的輸出端4腳連接，芯片 S29AL016D與芯片DSP連接，芯片CAT811S的2腳與芯片DSP的13腳連接，芯片SP232EEA 的11、12腳分別與芯片DSP的81,82腳連接。本實用新型由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點本實用新型采用多普勒效應(yīng)超聲波測量方式，實時測量出井下隔水管內(nèi)環(huán)空瞬時流量，并通過測控器將井下實時的瞬時流量上傳到地面，能夠及時判斷井下溢流情況，報警及時。本實用新型選擇的測量電路，使用并行的高壓脈沖發(fā)射機(jī)微處理器(UP)及控制電路通過譯碼總線選擇不同的發(fā)射機(jī)，來對不同聲路(通道)及不同聲路(通道)中的方向(正向或逆向)進(jìn)行操作。即每個通道的正、逆向有各自的發(fā)射機(jī)及相應(yīng)的接收電路。由于發(fā)射機(jī)之間的切換沒有使用繼電器，因此發(fā)射機(jī)之間的切換時間很小(切換時間在微秒級)；這樣可以用多脈沖技術(shù)，對各個聲路進(jìn)行多次測量，從而提高測量超聲波傳播時間的精度。

圖1是本實用新型電路系統(tǒng)的總體布局圖；圖2是超聲波收發(fā)模塊的系統(tǒng)框圖；圖3是測控模塊的系統(tǒng)框圖；圖4是放大電路實施例原理圖；圖5是濾波電路實施例原理圖；圖6是自動增益控制電路實施例原理圖；圖7是模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊實施例原理圖；圖8是電壓轉(zhuǎn)換電路實施例原理圖；[0023]圖9是數(shù)模轉(zhuǎn)換電路實施例原理圖；圖10是電壓調(diào)整電路實施例原理圖；圖11是RESET電路實施例原理圖；圖12是RS232接口電路實施例原理圖；圖13是FLASH連接電路實施例原理圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型的進(jìn)行詳細(xì)的描述。如圖1所示，本實用新型的一種用于隔水管內(nèi)環(huán)空瞬時流量測量的電路，主要是為完成多普勒效應(yīng)超聲波測量而設(shè)置的，它包括與超聲波傳感器1直接相連的完成信號檢測以及收發(fā)控制的超聲波收發(fā)模塊2、與收發(fā)模塊通過接口電路3相連并和上機(jī)位5完成通訊的測控模塊4。上位機(jī)5完成對測量數(shù)據(jù)的顯示、存儲、分析等任務(wù)。如圖2所示，超聲波收發(fā)模塊2中包含有收發(fā)電路21、通路開關(guān)22和電源電路23。 收發(fā)電路21 —端與超聲波傳感器1相連，另一端與通路開關(guān)22相連，內(nèi)含微處理器。通路開關(guān)22與接口電路3相連，實現(xiàn)向測控模塊4的信號傳輸。微處理器產(chǎn)生一個具有一定頻率、一定脈沖寬度和一定輸出功率的電脈沖去激勵超聲波傳感器，再由傳感器轉(zhuǎn)為超聲波向外發(fā)射。驅(qū)動信號是由微處理器產(chǎn)生的，微處理器產(chǎn)生一個與換能器壓電振子諧振基頻相等的方波信號，此信號經(jīng)過電路的調(diào)制產(chǎn)生一個640kHz的正弦波信號，此信號激發(fā)傳感器產(chǎn)生共振，發(fā)射出超聲波信號。由微處理器產(chǎn)生的數(shù)字驅(qū)動信號需先經(jīng)光耦隔離后方可進(jìn)入后面的功率放大電路。如果數(shù)字信號處理器發(fā)射的信號為640kHz的交替高低電平，在高頻脈沖變壓器的初級線圈將形成640kHz的交變電壓。這樣，640kHz交變電壓經(jīng)過高頻變壓器變壓后將在高頻脈沖變壓器次級線圈產(chǎn)生交流信號用于驅(qū)動換能器。這里需要特別指出的是，由數(shù)字信號處理器發(fā)射出來的交替高低電平信號不能直接接入模擬電路中，需要先經(jīng)過光耦隔離電路后方可接入模擬電路中。這樣通過數(shù)字信號處理器控制晶體管推挽電路及場效應(yīng)管電路，產(chǎn)生低壓驅(qū)動信號，然后經(jīng)過高頻脈沖變壓器變壓到所需的電壓從而得到所需交變信號，由于變壓器具有隔離作用，將使保護(hù)電路的設(shè)計大大簡化。如圖3所示，測控模塊4包括含有芯片Ul的放大電路41、含有芯片U2的濾波電路42、含有芯片U3的自動增益控制電路43、含有芯片U4、U5的模數(shù)轉(zhuǎn)換器44、含有芯片U6、 U7電壓轉(zhuǎn)換電路45、含有芯片DSP的數(shù)字信號處理器46、含有芯片U8的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路47、 含有芯片U9的電壓調(diào)整電路48、含有芯片U13的FLASH連接電路、含有芯片U10的RESET電路、含有芯片U17的接口電路50、含芯片U11的RS232接口電路，F(xiàn)LASH連接電路和RESET電路同屬于相關(guān)外圍電路49，接口電路50與上位機(jī)通信。接口電路3與放大電路41的輸入端連接，放大電路41的輸出端與濾波電路42的輸入端連接，濾波電路42的輸出端與自動增益控制電路43的輸入端連接，自動增益控制電路43的輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換器44的輸入端連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換器44的輸出端通過電壓轉(zhuǎn)換電路45與DSP數(shù)字信號處理器46的輸入端連接，DSP數(shù)字信號處理器46的輸出端與數(shù)模轉(zhuǎn)換電路47的輸入端連接，數(shù)模轉(zhuǎn)換電路47的輸出端通過電壓調(diào)整電路48的輸入端連接， 電壓調(diào)整電路48的輸出端與自動增益控制電路43的輸入端連接；FLASH連接電路、RESET電路、通信接口都與DSP數(shù)字信號處理器46連接。測量的基本流程為，首先數(shù)字信號處理器發(fā)射一定頻率的驅(qū)動信號給超聲波傳感器的發(fā)射端，發(fā)射端產(chǎn)生超聲波信號，經(jīng)過流體等介質(zhì)返回到接收端，轉(zhuǎn)換為電信號，通過一系列放大濾波的處理，傳送給數(shù)字信號處理器，數(shù)字信號處理器通過對接收信號進(jìn)行分析，得到接收信號的頻率f2，從而得到偏移頻率 Δ f，最后計算出流體速度。自動增益控制電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、電壓轉(zhuǎn)換電路、DSP數(shù)字信號處理器、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路和電壓調(diào)整電路組成為自動增益控制系統(tǒng)，通過在DSP數(shù)字信號處理器中進(jìn)行峰值檢測和自動增益控制算法來實現(xiàn)調(diào)節(jié)和穩(wěn)定超聲波信號幅值的目的。與超聲波收發(fā)模塊的接口中需要有多路開關(guān)控制線、接收開關(guān)控制線、超聲波信號發(fā)射驅(qū)動信號線以及接收信號傳輸線，與上位機(jī)通信采用RS232或RS485標(biāo)準(zhǔn)。上述接口電路3中芯片型號可選為HEADER7x2，芯片U1的型號可選為ΝΕ55!Μ，芯片 U2的型號可選為ΜΑΧ275，芯片U3的型號可選為VCA80，芯片U4、U5的型號可選為TT16KK81 和ADS802U，芯片U6、U7的型號可選擇SN74LVC245A或SN74LVC4M5A，芯片U8的型號可選為 DAC7512，芯片U9的型號可選為LM258，芯片U10的型號可選為CAT811S，芯片U11的型號可選為SP232EEA，芯片U13的型號可選為S29AL016D，芯片U17的型號可選為SP3222E。基于選擇上述芯片情況下的一個實施例為如圖4所示的放大電路、圖5所示的濾波電路、圖6所示的增益控制電路、圖7所示的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、圖8所示的電壓轉(zhuǎn)換電路、圖9所示的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、圖10所示的電壓調(diào)整電路、圖11所示的RESET電路、圖12所示的RS323接口電路、圖13FLASH電路中，超聲波傳感器接收信號輸入到芯片U1的輸入端2腳后通過輸出端6腳和芯片U2的輸入端8腳輸入到芯片U2中，芯片U3的輸入端8腳與芯片U2的輸出端18腳連接，芯片U4的輸入端6 腳與芯片U3的輸出端5腳連接，芯片U5的輸入端16腳與芯片DSP79腳連接，芯片U6的輸入端3 6腳與U5的10 13腳連接，芯片U8的輸入端5、6、7腳分別與芯片DSP的49、53、55 腳連接，芯片U9的輸入端5腳與芯片U8的輸出端4腳連接，芯片U13與芯片DSP連接，芯片 U10的2腳與芯片DSP的13腳連接，芯片U11的11,12腳分別與芯片DSP的81,82腳連接。超聲波收發(fā)電路接收到的信號強(qiáng)度為毫伏級的，而信號處理板后端的ADC輸入需要幾伏，所以要選擇合適的放大倍數(shù)將接收信號放大。NE5534具有IOMHz的單位增益帶寬， 符合設(shè)計需要。此外NE5534還具有低噪聲、高輸出驅(qū)動能力等特點。經(jīng)過放大后的超聲波信號中有干擾信號，其中既有雜波噪聲也有諧波干擾，為了能夠減小這些噪聲的影響使檢測算法更容易執(zhí)行且使檢測結(jié)果更精確，需要對超聲波信號進(jìn)行濾波。濾波電路主要功能由MAX275實現(xiàn)，它含有兩個獨立的二階有源濾波子電路，每個獨立的濾波電路都能實現(xiàn)低通或帶通濾波器，其中心頻率可達(dá)300kHz。對超聲波信號進(jìn)行檢測時，要求數(shù)字濾波后的超聲波信號具有較穩(wěn)定的幅值，所以要對其進(jìn)行自動增益控制以實現(xiàn)穩(wěn)定信號波形幅度的目的。自動增益控制電路由VCA810實現(xiàn)，VCA810具有恒定單位增益帶寬35MHz，它的可控制增益范圍_40dB +40dB，控制電壓為-2V 0V，其中在-1. 8V -0. 2V的時候，增益精度為士 1.5V。DSP只能處理數(shù)字信號，所以要將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。A/D轉(zhuǎn)換芯片采用ADS802U，它是流水線型的ADC，具有12位分辨率，采樣頻率范圍是IOkHz 10MHz，SNR 約66dB，12通道的并口輸出。ADS802U有單端輸入和差分輸入兩種模式。單端輸入要求信號電壓在0. 25V 4. 25V，而差分輸入的基準(zhǔn)電壓為2. 25V，要求差分輸入電壓在1. 25V 3. 25V，考慮到采用差分信號還可以有效的消除偶次諧波干擾，所以這里選擇差分輸入模式。超聲波信號經(jīng)過ADS802U之后就變成了 12位的數(shù)字信號，需要與DSP的并行端口相連。 模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADS802U是5v CMOS電平的器件，而DSP是3. 3v TTL電平工藝的器件，所以兩者之間要進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換使之匹配。選SN74LVC4M5A來實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換的功能，SN74LVC4M5A 是雙電平轉(zhuǎn)換型電平轉(zhuǎn)換芯片，在A端供電5V，B端供電2. 6V 3. 3V，可以實現(xiàn)雙向電平轉(zhuǎn)換。第一片SN74LVC4M5A芯片的3到10腳作為輸入連接芯片ADS802U的2到9腳，14 到21腳作為輸出；第二片SN74LVC4M5A芯片的3到6腳作為輸入連接芯片ADS802U的10 到13腳，18到21腳作為輸出。DSP電路是整個測控模塊的硬件核心，對整個系統(tǒng)進(jìn)行控制和數(shù)據(jù)處理。結(jié)合性能、價格和功耗等方面的考慮，選擇ADSP-BF531作為超聲波流量計測控模塊的控制和運算核心。ADSP-BF531具有1個UART 口、1個SPI 口、1個并行外設(shè)接口(PPI)、3個通用定時器(具有PWM功能)、1個實時時鐘、1個看門狗定時器、2個串行口 (SPORTS)以及16個與其他端口復(fù)用的通用I/O 口(GPIO)。ADSP-BF531在硬件結(jié)構(gòu)上的運算優(yōu)勢和外設(shè)配置上的靈活性能夠滿足設(shè)計需要。由A/D轉(zhuǎn)換電路傳來的采樣數(shù)據(jù)讀入DSP后，DSP會進(jìn)行自動增益控制算法，計算出增益控制電壓值來控制VCA810對下一次接收的超聲波信號進(jìn)行增益。因為ADSP-BF531 不提供片上DAC，所以需要單獨選擇DAC芯片來實現(xiàn)數(shù)模轉(zhuǎn)換。數(shù)模轉(zhuǎn)換電路由DAC7512 來實現(xiàn)，DAC7512是一個12位的線性的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，它的功耗很低，其三線接口可以工作在30MHz的時鐘頻率。VCA810的輸入控制電壓信號要求在-2V OV的范圍，但是DAC輸出正電壓信號，這就需要在DAC之后串接電壓調(diào)整電路把DAC的輸出的信號進(jìn)行反相。電壓調(diào)整電路由LM258實現(xiàn)。LM258包括兩個獨立的運算放大器，單位增益帶寬為700kHz。 直接用其分別實現(xiàn)電壓跟隨器和反相器并且相連即可。FLASH電路如圖13，F(xiàn)LASH存儲編寫好的程序，使DSP能夠在上電后按照程序工作。選用的FLASH為S29AL016D，S29AL016D 具有2MX8bit的空間；扇區(qū)結(jié)構(gòu)靈活，有1個16Kbyte，2個8Kbyte，1個32Kbyte和31個 64Kbyte的扇區(qū)；70ns的接入速度；超低功耗；數(shù)據(jù)可以保存20年等特點。RESET電路如圖 11，通過一個機(jī)械按鍵進(jìn)行復(fù)位控制。結(jié)合ADSP-BF531的供電為3. 3V以及RESET引腳的電平有效方式，確定復(fù)位電路由CAT811芯片實現(xiàn)。DSP與上位機(jī)之間選用RS232標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行通信。ADSP-BF531提供UARTs端口，可用作串口通信。但是UARTs端口是3. 3V TTL電平， 不能和上位機(jī)的RS232接口直接相連，需要利用硬件接口先進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。電平轉(zhuǎn)換接口由SP3222E來實現(xiàn)。芯片SP3222E的11、12腳分別與DSP的81、82腳連接。本實施例中設(shè)有5V，_5V，3.3V和1.25V四套電源系統(tǒng)。首先選用隔離電源模塊通過24V輸入產(chǎn)生出5V 和-5V的輸出電源，然后由5V電源再生成3. 3V電源，最后由3. 3V電源生成1. 25V電源。本實用新型用于監(jiān)測海洋深水鉆井中泥線處隔水管與鉆柱環(huán)空鉆井液返出瞬時流量，多個聲路(通道)測量使用并行的高壓脈沖發(fā)射機(jī)微處理器(UP)及控制電路通過譯碼總線選擇不同的發(fā)射機(jī)，來對不同聲路(通道)及不同聲路(通道)中的方向(正向或逆向)進(jìn)行操作。即每個通道的正、逆向有各自的發(fā)射機(jī)及相應(yīng)的接收電路。由于發(fā)射機(jī)之間的切換沒有使用繼電器，因此發(fā)射機(jī)之間的切換時間很小(切換時間在微秒級)；這樣可以用多脈沖技術(shù)，對各個聲路進(jìn)行多次測量，從而提高測量超聲波傳播時間的精度。由于環(huán)空內(nèi)流速分布在空間及時間上的變化具有相當(dāng)大的不確定性，流量測量實際上是一個統(tǒng)計的過程，通過多脈沖技術(shù)，大量采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計平均，才能獲得高精度。
7另外，接收信號中不可避免會出現(xiàn)隨機(jī)噪聲，采用多脈沖技術(shù)也有利于消除噪聲的干擾。多脈沖技術(shù)還有一個優(yōu)點，就是在井下環(huán)空中的像鉆井液這種存在固相顆?；驓馀莸茸璧K超聲波脈沖傳播的物體的情況下，能有效克服信號丟失現(xiàn)象。
權(quán)利要求1.一種用于隔水管內(nèi)環(huán)空瞬時流量測量的電路，它包括與超聲波傳感器相連的超聲波收發(fā)模塊、與收發(fā)模塊通過接口電路相連并和上機(jī)位完成通訊的測控模塊，其特征在于所述超聲波收發(fā)模塊中包含有收發(fā)電路、通路開關(guān)和電源電路，收發(fā)電路一端與超聲波傳感器相連，另一端與通路開關(guān)相連，內(nèi)含微處理器，通路開關(guān)與接口電路相連，實現(xiàn)向測控模塊的信號傳輸，所述微處理器產(chǎn)生一個具有一定頻率、一定脈沖寬度和一定輸出功率的電脈沖驅(qū)動信號激勵超聲波傳感器；所述測控模塊包括放大電路、濾波電路、自動增益控制電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、電壓轉(zhuǎn)換電路、數(shù)字信號處理器、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、電壓調(diào)整電路、FLASH連接電路、RESET電路、接口電路，F(xiàn)LASH連接電路、RESET電路、與上位機(jī)通信的接口電路，接口電路與放大電路的輸入端連接，放大電路的輸出端與濾波電路的輸入端連接，濾波電路的輸出端與自動增益控制電路的輸入端連接，自動增益控制電路的輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端通過電壓轉(zhuǎn)換電路與數(shù)字信號處理器的輸入端連接，數(shù)字信號處理器的輸出端與數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接，數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的輸出端通過電壓調(diào)整電路的輸入端連接，電壓調(diào)整電路的輸出端與自動增益控制電路的輸入端連接， FLASH連接電路、RESET電路、通信接口都與數(shù)字信號處理器連接；所述上位機(jī)完成對測量數(shù)據(jù)的顯示、存儲、分析。
2.如權(quán)利要求1所述的一種用于隔水管內(nèi)環(huán)空瞬時流量測量的電路，其特征在于與超聲波收發(fā)模塊的接口中有多路開關(guān)控制線、接收開關(guān)控制線、超聲波信號發(fā)射驅(qū)動信號線以及接收信號傳輸線，與上位機(jī)通信采用RS232或RS485標(biāo)準(zhǔn)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種用于隔水管內(nèi)環(huán)空瞬時流量測量的電路，其特征在于所述接口電路中芯片選為HEADER7x2，放大電路芯片選為NE5534，濾波電路芯片選為 MAX275,自動增益控制電路芯片選為VCA80，模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片選為TT16KK81、ADS802U,電壓轉(zhuǎn)換電路芯片選為SN74LVC245A或SN74LVC4M5A，數(shù)字信號處理器芯片選為DSP，數(shù)模轉(zhuǎn)換電路芯片選為DAC7512，電壓調(diào)整電路芯片為LM258，RESET電路芯片選為CAT811S，F(xiàn)LASH 連接電路芯片為S29AL016D，RS232接口電路的芯片選為SP232EEA。
4.如權(quán)利要求3所述的一種用于隔水管內(nèi)環(huán)空瞬時流量測量的電路，其特征在于 所述超聲波傳感器接收信號輸入到芯片NE5534的輸入端2腳后通過輸出端6腳和芯片 MAX275的輸入端8腳輸入到芯片MAX275中，芯片VCA80的輸入端8腳與芯片MAX275的輸出端18腳連接，芯片TT16KK81的輸入端6腳與芯片VCA80的輸出端5腳連接，芯片 ADS802U的輸入端16腳與芯片DSP79腳連接，芯片ADS802U的輸入端3 6腳與ADS802U 的10 13腳連接，芯片DAC7512的輸入端5、6、7腳分別與芯片DSP的49、53、55腳連接， 芯片SN74LVC245A或SN74LVC4M5A的輸入端5腳與芯片DAC7512的輸出端4腳連接，芯片 S29AL016D與芯片DSP連接，芯片CAT811S的2腳與芯片DSP的13腳連接，芯片SP232EEA 的11,12腳分別與芯片DSP的81,82腳連接。
專利摘要本實用新型涉及一種用于隔水管內(nèi)環(huán)空瞬時流量測量的電路，包括與超聲波傳感器相連的超聲波收發(fā)模塊、與收發(fā)模塊通過接口電路相連并和上機(jī)位完成通訊的測控模塊，其特征在于超聲波收發(fā)模塊中包含有收發(fā)電路、通路開關(guān)和電源電路，收發(fā)電路內(nèi)含微處理器，產(chǎn)生一個具有一定頻率、一定脈沖寬度和一定輸出功率的電脈沖驅(qū)動信號激勵超聲波傳感器；測控模塊中包含有依次按輸入輸出順序連接的放大電路、濾波電路、自動增益控制電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、電壓轉(zhuǎn)換電路、數(shù)字信號處理器，數(shù)字信號處理器的輸出端順序連接數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、電壓調(diào)整電路。電路為應(yīng)用多普勒效應(yīng)測量而設(shè)置，可實時測量出海底隔水管與鉆柱環(huán)空的流量，以便及時判斷井下溢流情況。
文檔編號G01F1/66GK202031567SQ201120001770
公開日2011年11月9日 申請日期2011年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月5日
發(fā)明者付建紅, 何玉發(fā), 周建良, 姜偉, 蔣世全, 許亮斌, 趙輝 申請人:中國海洋石油總公司, 中海石油研究中心, 西南石油大學(xué)