即時功率儀的製作方法
2023-10-04 19:29:14
專利名稱：即時功率儀的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於石油採油工程中的油井測試儀器，尤其涉及測試電機負荷變化時，電機功率隨時間變化的即時功率測試儀。
目前，在我國油田現場中使用的功率測試儀，有些只能完成測試任務，不便進行進一步的診斷和分析；有些由於選擇元件和結構設計不夠合理，還存在這樣一些缺陷對操作人員技術素質要求高，操作不簡便；抗幹擾能力差、不穩定；不便於進行數據傳輸通訊、不能對測試數據作進一步處理以及互換性、通用性差等。
本實用新型的目的是針對現有測試儀器的不足，提供一種使用性能高和測試準確、通用性強、適於各種輸出傳輸處理方式的即時功率儀。
本實用新型的技術方案為本實用新型的即時功率儀，包括機箱、面板、線路板、電源、信號輸入接口、信號輸出接口和主機，主機裝在線路板上。信號輸入接口可以為現場電壓和電流信號接口或電壓和電流傳感器信號接口或帶有信號處理電路的電壓和電流傳感器信號接口或現場功率信號接口；主機A．包括電壓傳感器、電流傳感器、信號處理電路或信號處理電路和乘法器、多路開關或多路開關與採樣保持器、模數轉換器、微處理器、程序存儲器和數據存儲器，信號輸入接口與主機的電壓傳感器和電流傳感器相連，電壓傳感器和電流傳感器經信號處理電路或信號處理電路乘法器與多路開關或多路開關與採樣保持器相連，再經模數轉換器與微處理器相連；在這種方式中，由於集成製作的主機大大減少了傳輸造成的信號失真，增加了本儀器的抗幹擾能力；或B．包括信號處理電路或信號處理電路和乘法器、多路開關或多路開關與採樣保持器、模數轉換器、微處理器、程序存儲器和數據存儲器，信號輸入接口與主機的信號處理電路或信號處理電路和乘法器相連，信號處理電路經多路開關或乘法器和信號處理電路或多路開關和採樣保持器後與模數轉換器相連，模數轉換器與微處理器相連；或C．包括信號處理電路、模數轉換器、微處理器、程序存儲器和數據存儲器，信號輸入接口與主機的信號處理電路相連，信號處理電路經模數轉換器與微處理器相連。
在上述幾種方式中，由於傳感器和主機的各組成元件均可以在現成的各種成品元件中選擇，使其通用性和互換性增強。
另外，上述的信號輸出接口可以為通訊接口和/或結果輸出接口和/或顯示器接口。由於測試信息可以在儀器內存儲、顯示、列印和向儀器外傳輸，使本儀器可以適用於現場的多種需要；而且，由於實現了全自動化，人員素質對儀器使用的影響很小。
由於採取了以上的技術方案，使本實用新型具備了使用性能高、測試準確、通用性強、適於各種輸出傳輸處理方式的特點。
下面，結合附圖和具體實施例對本實用新型進一步說明
圖1為本實用新型一個實施例的結構示意圖；圖2為本實用新型的原理示意框圖；圖3為本實用新型一個實施例的電源電路圖(包括圖3A、圖3B、圖3C)；圖4為本實用新型一個實施例的信號處理電路圖(包括圖4A、圖4B)；圖5為本實用新型一個實施例的乘法器電路圖；圖6為本實用新型一個實施例的多路開關電路圖；圖7為本實用新型一個實施例的模數轉換器電路圖；圖8為本實用新型一個實施例的微處理器和程序存儲器電路圖；圖9為本實用新型一個實施例的數據存儲器電路圖；圖10為本實用新型一個實施例的通訊接口電路圖。
作為本實用新型的一種實施例，圖中各符號代表的模塊分別為
參見圖1，本實用新型的即時功率儀，包括電源1(具體實施例的電路圖參見圖3)、信號輸入接口2、信號輸出接口3、主機4、線路板5、機箱6和面板7，主機4裝在線路板5上。電源1的作用是向主機4線路的各部分供電，可置於機箱內的合適位置；信號輸入接口2、信號輸出接口3分別可以是一個或根據需要為多個，在機箱上的位置可根據電路結構上的安排設置；圖中示意性表示的線路板5可以是多塊進行組合，之間實現線路上的連通；面板7上的位置安排可根據具體電氣元件的排放及操作使用的方便，參照必要的現有技術來安排。
信號輸入接口2可以為現場電壓和電流信號接口或電壓和電流傳感器信號接口或帶有信號處理電路的電壓和電流傳感器信號接口或現場功率信號接口；相應於上述主機信號輸入接口2的幾種情況，主機4A．參見圖2中粗實線框內的情況，包括電壓傳感器41、電流傳感器42、信號處理電路43或信號處理電路43和乘法器44』、多路開關44或多路開關44與採樣保持器45、模數轉換器46、微處理器47、程序存儲器48和數據存儲器49，信號輸入接口2與主機的電壓傳感器41和電流傳感器42相連，電壓傳感器41和電流傳感器42經信號處理電路43或信號處理電路43和乘法器44』與多路開關44或多路開關44與採樣保持器45相連，再經模數轉換器46與微處理器47相連。此種情況由於集成製作的主機大大減少了傳輸造成的信號失真，增加了本儀器的抗幹擾能力或B．參見圖2中粗虛線框內的情況，包括信號處理電路43或信號處理電路43和乘法器44』、多路開關44或多路開關44與採樣保持器45、模數轉換器46、微處理器47、程序存儲器48和數據存儲器49，信號輸入接口2與主機的信號處理電路43或信號處理電路43和乘法器44』相連，信號處理電路43經多路開關44或多路開關44和採樣保持器45後與模數轉換器46相連，模數轉換器46與微處理器47相連；或C．參見圖2中細實線框內的情況，包括信號處理電路43、模數轉換器46、微處理器47、程序存儲器48和數據存儲器49，信號輸入接口2與主機的信號處理電路43相連，信號處理電路43經模數轉換器46與微處理器47相連。
上述幾種方式，由於壓力傳感器41和主機的各組成元件均可以在現成的各種成品元件中選擇，使其通用性和互換性增強。
在具體的實施例中，信號處理電路43一般包括一個壓力放大電路和一個信號轉換電路。
本實用新型的信號輸出接口3可以為通訊接口31和/或結果輸出接口和/或顯示器接口。本實用新型的結果輸出接口可以連接印表機32或繪圖儀，顯示器接口連接液晶顯示屏33；信號輸入接口2還可以包括一個輸入鍵盤接口2』。這樣，測試信息可以在儀器內存儲、顯示、列印和向儀器外傳輸，使本儀器可以適用於現場工作環境的多種需要，而且，以上多種功能以及它與多種設備的適配本身也展示了本儀器的通用性。通訊接口的存在，使本儀器只具有單一功率儀功能的局限得以突破，即可以與別的油井測試儀器合理組合，對其進一步處理，達到所需目的。
為了便於該儀器的使用操作，本實施例將信號輸入接口2和信號輸出接口3裝在了面板7上。
由於本實用新型實現了全自動化，人員素質對儀器使用的影響很小，從而保證了該儀器的推廣使用。
模數轉換器46和微處理器47或微處理器47和程序存儲器48或模數轉換器46、微處理器47和程序存儲器48可以集成在一塊晶片上，其中的採樣保持器、多路開關、A/D也可以集成在一個晶片上。
本實用新型的微處理器44可採用MOTOROLA6800、Z8系列、SIGNECTICS2650、ROCKWELPPS8、MCS-48、MCS-51和MCS-96等，以滿足油田各個層次的多種需求。
作為本實用新型的一個具體實施例，其信號處理電路、乘法器、多路開關、模數轉換器、微處理器和程序存儲器、數據存儲器、通訊接口的電路圖分別如圖4、5、6、7、8、9、10所示。參見圖4-10，本即時功率儀通過電壓傳感器41、電流傳感器42把電機負荷變化時，電機的電壓、電流信號一路送至信號處理電路43中，經U15、18、19的放大、處理；另一路送至乘法器44』中，經U12相乘、處理，二者經多路開關44中的U6、U7，將標準電信號送至模數轉換器46中的U3，由解碼器中的U8控制微處理器47與模數轉換器46之間的信息傳輸，微處理器47與程序存儲器48集成在一個晶片上，微處理器47和數據存儲器49的U4間在通過數據總線D0,7和地址總線A0,15傳輸信息的基礎上，完成對數據的分析處理和存儲，計算出有功功率、無功功率、功率因數等。再根據需要，或者通過U5，對處理結果進行傳輸；或者通過別的處理方式，對處理結果列印、顯示或以其他方式輸出。
權利要求1．一種即時功率儀，包括機箱、面板、線路板、電源、信號輸入接口、信號輸出接口和主機，主機裝在線路板上，其特徵在於上述的信號輸入接口為現場電壓和電流信號接口或電壓和電流傳感器信號接口或帶有信號處理電路的電壓和電流傳感器信號接口或現場功率信號接口；主機A．包括電壓傳感器、電流傳感器、信號處理電路或信號處理電路和乘法器、多路開關或多路開關與採樣保持器、模數轉換器、微處理器、程序存儲器和數據存儲器，信號輸入接口與主機的電壓和電流傳感器相連，電壓和電流傳感器經信號處理電路或信號處理電路和乘法器與多路開關或乘法器或多路開關與採樣保持器相連，再經模數轉換器與微處理器相連；或B．包括信號處理電路或信號處理電路和乘法器、多路開關或多路開關與採樣保持器、模數轉換器、微處理器、程序存儲器和數據存儲器，信號輸入接口與主機的信號處理電路或信號處理電路和乘法器相連，信號處理電路或信號處理電路和乘法器經多路開關或多路開關與採樣保持器後與模數轉換器相連，模數轉換器與微處理器相連；或C．包括信號處理電路、模數轉換器、微處理器、程序存儲器和數據存儲器，信號輸入接口與主機的信號處理電路相連，信號處理電路經模數轉換器與微處理器相連。
2．根據權利要求1所述的一種即時功率儀，其特徵在於上述的信號處理電路包括一個放大電路和一個信號轉換電路。
3．根據權利要求1所述的一種即時功率儀，其特徵在於上述的信號輸出接口為通訊接口和/或結果輸出接口和/或顯示器接口。
4．根據權利要求3所述的一種即時功率儀，其特徵在於結果輸出接口連接印表機或繪圖儀。
5．根據權利要求3所述的一種即時功率儀，其特徵在於顯示器接口連接液晶顯示屏。
6．根據權利要求1所述的一種即時功率儀，其特徵在於信號輸入接口還包括一個輸入鍵盤接口。
7．根據權利要求1或3或6所述的一種即時功率儀，其特徵在於信號輸入接口和信號輸出接口裝在面板上。
8．根據權利要求1所述的一種即時功率儀，其特徵在於微處理器與模數轉換器或微處理器與程序存儲器或微處理器、模數轉換器與程序存儲器集成在一塊晶片上。
專利摘要本實用新型公開了一種即時功率儀，包括機箱、面板、線路板、電源、信號輸入接口、信號輸出接口和主機，主機裝在線路板上，它將電壓和電流信號傳輸給微處理器，經過儀器內各種硬體、軟體的計算、處理後，根據需要進行輸出。它使用性能高、測試準確 、通用性強，並適於各種輸出傳輸處理方式。
文檔編號G01R21/06GK2337565SQ9820101
公開日1999年9月8日 申請日期1998年1月24日 優先權日1998年1月24日
發明者孫國峰 申請人:孫國峰