石油鑽井可燃氣體可攜式無線傳感裝置製造方法
2023-12-06 12:06:26 2
石油鑽井可燃氣體可攜式無線傳感裝置製造方法
【專利摘要】一種石油鑽井可燃氣體可攜式無線傳感裝置。其包括可燃氣體傳感器、模擬電路、AD轉換電路、控制器、射頻通信電路、升壓電路和蓄電池；其中：可燃氣體傳感器依次與模擬電路、AD轉換電路、控制器、射頻通信電路相連接，升壓電路與可燃氣體傳感器、模擬電路、AD轉換電路、控制器和射頻通信電路相連接；蓄電池與升壓電路相連接。本實用新型的石油鑽井可燃氣體可攜式無線傳感裝置是直接採用質量輕的6V電池組通過升壓模塊升到要求電壓後供電，這就大大減輕了石油錄井工程作業中對不同種類的、眾多的感應探頭在攜帶、安裝作業時的負擔。經試驗，6V電池組僅重約3公斤，能完全滿足探頭的電力需求，大大方便了安裝作業，是對現有技術的較大改進。
【專利說明】石油鑽井可燃氣體可攜式無線傳感裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於石油鑽井可燃氣體檢測【技術領域】，尤其涉及一種石油鑽井可燃氣體可攜式無線傳感裝置。
【背景技術】
[0002]石油工程錄井技術是油氣勘探開發活動中最基本的技術，是發現油氣藏、評價油氣藏最及時、最直接的手段，具有獲取地下信息及時、多樣、分析解釋快捷的特點。目前，石油工程錄井技術中利用可燃氣體傳感器測量井場空氣中的可燃氣體濃度，探測採集後的電信號採用線纜有線傳輸，由於在鑽井作業中，操作人員多、採用的機械裝置也較多，存在著易碰損線纜，造成採集信號中斷的缺陷，易造成鑽井勘測的重大損失。同時，由於採集的探頭多，信號傳輸線纜不易布線施工，更不宜於移動。現有技術的改進方式是採用24V電池電源供電，無線傳輸數據。這種傳輸方式雖然在一定程度上解決了有線傳輸的弊端，但是還存在著如下缺陷:24V電源電池重約十幾公斤，這就增加了對不同種類的、眾多的感應探頭在攜帶、安裝作業時的負擔。
【發明內容】
[0003]為了解決上述問題，本實用新型的目的在於提供一種石油鑽井可燃氣體可攜式無線傳感裝置。
[0004]為了達到上述目的，本實用新型提供的石油鑽井可燃氣體可攜式無線傳感裝置包括可燃氣體傳感器、模擬電路、AD轉換電路、控制器、射頻通信電路、升壓電路和蓄電池；其中:可燃氣體傳感器為安裝在鑽井現場的可燃氣體採集探頭，用於測量井場空氣中的可燃氣體濃度，其與模擬電路相連接；
[0005]模擬電路為模擬放大器和濾波電路，其與AD轉換電路相連接，用於將可燃氣體傳感器輸出的4-20mA電流信號轉換成0-5V模擬電壓信號，並通過濾波電路對模擬電壓信號進行整形濾波，然後將模擬電壓信號傳送給AD轉換電路；
[0006]AD轉換電路為模數轉換器電路，其與控制器相連接，用於將輸入的模擬電壓信號轉換成數位訊號，並將數字信息傳送給控制器；
[0007]控制器為微控制器晶片，其與射頻通信電路相連接，用於通過AD轉換電路採集可燃氣體傳感器所檢測到的井場空氣中的可燃氣體濃度信息，並通過射頻通信電路將採集的信息發送給上位控制系統；
[0008]射頻通信電路為射頻無線收發電路，用於提供控制器與上位控制系統的無線數據連接；
[0009]升壓電路為升壓型直流電壓轉換器，其與可燃氣體傳感器、模擬電路、AD轉換電路、控制器和射頻通信電路相連接，用於為整個裝置提供工作電源；
[0010]蓄電池由直流可充電電池組成，其與升壓電路相連接。
[0011]所述的模擬電路的模擬放大器採用MCP601運算放大器。[0012]所述的AD轉換電路採用mcp3201AD轉換晶片。
[0013]所述的控制器採用picl6F916單片機。
[0014]所述的射頻通信電路主要由CCllOO射頻晶片構成。
[0015]所述的升壓電路由TPS61170升壓晶片及外圍電路構成。
[0016]所述的蓄電池為可充電6V鋰電池。
[0017]本實用新型提供的石油鑽井可燃氣體可攜式無線傳感裝置的有益效果是直接採用質量輕的6V電池組通過升壓模塊升到要求電壓後供電，這就大大減輕了石油錄井工程作業中對不同種類的、眾多的感應探頭在攜帶、安裝作業時的負擔。經試驗，6V電池組僅重約3公斤，能完全滿足探頭的電力需求，大大方便了安裝作業，是對現有技術的較大改進。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型提供的石油鑽井可燃氣體可攜式無線傳感裝置組成示意圖。
[0019]圖2—圖4為本實用新型提供的石油鑽井可燃氣體可攜式無線傳感裝置主要部分的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖和具體實施例對本實用新型提供的石油鑽井可燃氣體可攜式無線傳感裝置進行詳細說明。
[0021]如圖1所示，本實用新型提供的石油鑽井可燃氣體可攜式無線傳感裝置包括:可燃氣體傳感器1、模擬電路2、AD轉換電路3、控制器4、射頻通信電路5、升壓電路6和蓄電池7 ;其中:可燃氣體傳感器I為安裝在鑽井現場的可燃氣體採集探頭，用於測量井場空氣中的可燃氣體濃度，其與模擬電路2相連接；
[0022]模擬電路2為模擬放大器和濾波電路，其與AD轉換電路3相連接，用於將可燃氣體傳感器I輸出的4-20mA電流信號轉換成0-5V模擬電壓信號，並通過濾波電路對模擬電壓信號進行整形濾波，然後將模擬電壓信號傳送給AD轉換電路3 ；
[0023]AD轉換電路3為模數轉換器電路，其與控制器4相連接，用於將輸入的模擬電壓信號轉換成數位訊號，並將數字信息傳送給控制器4 ；
[0024]控制器4為微控制器晶片，其與射頻通信電路5相連接，控制器4為整個裝置的控制核心，用於通過AD轉換電路3採集可燃氣體傳感器I所檢測到的井場空氣中的可燃氣體濃度信息，並通過射頻通信電路5將採集的信息發送給上位控制系統；
[0025]射頻通信電路5為射頻無線收發電路，用於提供控制器4與上位控制系統的無線數據連接；
[0026]升壓電路6為升壓型直流電壓轉換器，其與可燃氣體傳感器1、模擬電路2、AD轉換電路3、控制器4和射頻通信電路5相連接，用於為整個裝置提供工作電源；
[0027]蓄電池7由直流可充電電池組成，其與升壓電路6相連接。
[0028]所述的模擬電路2的模擬放大器採用MCP601運算放大器。
[0029]所述的AD轉換電路3採用mcp3201AD轉換晶片。
[0030]所述的控制器4採用picl6F916單片機。
[0031]所述的射頻通信電路5主要由CCllOO射頻晶片構成。[0032]所述的升壓電路6由TPS61170升壓晶片及外圍電路構成。
[0033]所述的蓄電池7為可充電6V鋰電池。
[0034]所述的AD轉換電路3與控制器4之間採用SPI串行總線相連接，連接處採用磁耦ADUM1411進行隔離。
[0035]本實用新型提供的石油鑽井可燃氣體可攜式無線傳感裝置的工作過程如下:
[0036]由蓄電池7供電的升壓電路6為整個裝置提供9V工作電源，可燃氣體傳感器I將井場空氣中的可燃氣體濃度轉換成標準的4-20mA電流信號送入模擬電路2，通過模擬電路2輸出0-5V的電壓信號。將0-5V送入AD轉換電路3，經過AD轉換晶片，將0-5V模擬電壓信號轉換成為數位訊號，並將數位訊號送給控制器4，控制器4將數位訊號送入射頻通信電路5，並通過射頻通信電路5與遠端的上位控制系統進行通信。
[0037]圖2—圖4為本實用新型提供的石油鑽井可燃氣體可攜式無線傳感裝置中主要部分的一個具體實施例電路原理圖。
【權利要求】
1.一種石油鑽井可燃氣體可攜式無線傳感裝置，其特徵在於:其包括可燃氣體傳感器(I)、模擬電路(2)、AD轉換電路(3)、控制器(4)、射頻通信電路(5)、升壓電路(6)和蓄電池(7);其中:可燃氣體傳感器(I)為安裝在鑽井現場的可燃氣體採集探頭，用於測量井場空氣中的可燃氣體濃度，其與模擬電路(2)相連接； 模擬電路(2)為模擬放大器和濾波電路，其與AD轉換電路(3)相連接，用於將可燃氣體傳感器(I)輸出的4-20mA電流信號轉換成0-5V模擬電壓信號，並通過濾波電路對模擬電壓信號進行整形濾波，然後將模擬電壓信號傳送給AD轉換電路(3 ); AD轉換電路(3)為模數轉換器電路，其與控制器(4)相連接，用於將輸入的模擬電壓信號轉換成數位訊號，並將數字信息傳送給控制器(4)； 控制器(4)為微控制器晶片，其與射頻通信電路(5 )相連接，用於通過AD轉換電路(3 )採集可燃氣體傳感器(I)所檢測到的井場空氣中的可燃氣體濃度信息，並通過射頻通信電路(5)將採集的信息發送給上位控制系統； 射頻通信電路(5)為射頻無線收發電路，用於提供控制器(4)與上位控制系統的無線數據連接； 升壓電路(6)為升壓型直流電壓轉換器，其與可燃氣體傳感器(I)、模擬電路(2)、AD轉換電路(3)、控制器(4)和射頻通信電路(5)相連接，用於為整個裝置提供工作電源； 蓄電池(7 )由直流可充電電池組成，其與升壓電路(6 )相連接。
2.根據權利要求1所述的石油鑽井可燃氣體可攜式無線傳感裝置，其特徵在於:所述的模擬電路(2)的模擬放大器採用MCP601運算放大器。
3.根據權利要求1所述的石油鑽井可燃氣體可攜式無線傳感裝置，其特徵在於:所述的AD轉換電路(3)採用mcp3201AD轉換晶片。
4.根據權利要求1所述的石油鑽井可燃氣體可攜式無線傳感裝置，其特徵在於:所述的控制器(4)採用picl6F916單片機。
5.根據權利要求1所述的石油鑽井可燃氣體可攜式無線傳感裝置，其特徵在於:所述的射頻通信電路(5)主要由CCllOO射頻晶片構成。
6.根據權利要求1所述的石油鑽井可燃氣體可攜式無線傳感裝置，其特徵在於:所述的升壓電路(6)由TPS61170升壓晶片及外圍電路構成。
7.根據權利要求1所述的石油鑽井可燃氣體可攜式無線傳感裝置，其特徵在於:所述的蓄電池(7)為可充電6V鋰電池。
【文檔編號】E21B47/12GK203452775SQ201320544448
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年9月3日 優先權日:2013年9月3日
【發明者】郭長明, 焦香婷, 陳玉新, 李懷玉, 黃漢軍 申請人:中國石油集團渤海鑽探工程有限公司