具有趨勢提取功能的壓力變送器的製作方法
2023-11-06 04:01:42
專利名稱：具有趨勢提取功能的壓力變送器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種壓力變送器，特別涉及一種具有趨勢提取功能的壓力變送器。
背景技術：
壓力變送器在石油、焦化、鋼廠以及電廠等領域應用非常廣泛。隨著油田數位化的進展以及焦化廠、鋼廠等自動化程度的提高，對壓力變送器的可靠性、準確性以及智能化特性提出了更高的要求。在某些特殊的場合，需要在現場長時間記錄下測試的數據，並且要提取出在一段時間內數據的變化趨勢，更利於對壓力信號的分析。經驗模態分解的方法是一種新的低頻信號提取方法，該方法的本質是利用信號的特徵時間尺度來獲得固有的波動模態，從而達到分解數據的目的。和傳統的低頻信號提取方法相比較，比如低通濾波方法等，該方法具有的優勢是提取的低頻信號更加真實可靠，特別是信號的邊緣部分，不會造成由於算法的原因出現低頻失真的現象，目前所採用的經驗模態分解方法中，其算法複雜、計算量大、運算效率低，並且所提取的邊緣信號不夠真實，不適應於內嵌式系統的要求。
實用新型內容為了實現壓力變送器壓力信號的趨勢提取功能，使其滿足某些測試情況下的要求，本實用新型實施例提供了一種具有趨勢提取功能的壓力變送器。所述技術方案如下一種具有趨勢提取功能的壓力變送器，包括信號調理單元、殼體和顯示模塊，所述信號調理單元連接封裝於所述殼體內，所述顯示模塊設置於所述殼體的外側且與所述信號調理單元連接，用於參數的顯示，所述信號調理單元包括信息存儲模塊，用於信號和系統參數的存儲；趨勢提取模塊，與所述信息存儲模塊、顯示模塊分別連接，其提取所述信息存儲模塊所存儲的壓力信息，並通過運算獲取所設定時間段內的趨勢壓力信號，所述顯示模塊將所提取的壓力趨勢信號予以顯示。進一步，所述變送器的殼體上還設有與上位機實現通訊的RS485數字接口，用於實現壓力值和趨勢壓力信號的實時上傳。本實用新型實施例提供的技術方案的有益效果是具有趨勢提取功能。本實用新型所提供的變送器中集成了趨勢提取和運算模塊功能，可以把一段時間內壓力變化的總體趨勢提取出來並由顯示單元顯示出來，方便操作人員現場查看；
為了更清楚地說明本實用新型實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本實用新型所提供的壓力變送器總體結構剖視示意圖；圖2為圖1中感應晶片上4個電阻的分布示意圖；圖3為本實用新型所提供的信號預處理模塊原理圖；圖4為本實用新型所提供的信號處理模塊的電源原理圖；圖5為本實用新型所提供的信號放大模塊原理圖；圖6為本實用新型所提供的信號採集模塊原理圖；圖7為本實用新型所提供的信息存儲模塊原理圖；圖8為本實用新型所提供的顯示模塊原理圖；圖9為等斜率延拓技術原理圖；圖中1-殼體；2-信號調理單元；3-感壓晶片；4_引壓連接管。
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本實用新型實施方式作進一步地詳細描述。本實用新型提出的一種具有趨勢功能提取的壓力變送器，其結構示意圖見圖1，是由帶螺紋和密封環的引壓連接管1、感壓芯體2、信號調理單元3和殼體4組成，其中感壓芯體採用的是濺射薄膜工藝製作而成。所述的信號調理模塊包括信號調理硬體電路和信號調理算法，該模塊和感壓芯體最終被封裝在殼體中，引壓連接管I與管道螺紋連接。感壓芯體採用了濺射方法，選用17-4PH不鏽鋼作為承壓膜片的基礎材料，研磨和拋光之後，在其上濺射絕緣層和合金層，再利用光刻和刻蝕製作而成。製備完的芯體表面集成了 4個電阻，如圖2所示，處於承壓膜片的最大變形區，通過光刻工藝把它們組成惠斯頓電橋，把壓力信號轉化為橋路輸出電壓信號。由於感壓芯體採用了濺射薄膜技術，因此本實用新型的綜合精度、零點溫度、溫度靈敏度都很優越，且長期穩定性好，具體參數如下綜合精度0. 05 O. 2級;零點溫度漂移小於O. 002%FS/°C ；零點時間漂移小於O. 1%FS/年；測量壓力0·5MPa 220MPa ；工作溫度範圍-40°C 80°C ；橋臂電阻1 3ΚΩ;壓力趨勢的顯示區間1-365天；輸出形式數字量輸出(RS485)或者4 20mA。信號調理單元包括信號預處理模塊、信號放大模塊、信號採集模塊、信息存儲模塊、趨勢提取模塊以及顯示模塊。其中信號預處理模塊採用了低通濾波消除高頻幹擾的方式來實現，在具體操作時採用RC無源濾波方法，信號放大模塊採用的晶片是LM324，如圖5所示；信號採集模塊採用的晶片是Maxl25，如圖6所示；信息存儲模塊採用的是FLASH晶片SST39VF400B8 ;如圖7所示，信號預處理 模塊採用數位訊號處理晶片TMS320VC33，如圖3所示；液晶顯示模塊採用NH12864，可以顯示中文和圖形，如圖8所示。針對壓力變送器本身重要參數的存儲，為確保萬無一失，系統參數(如標定係數、壓力零點值、數據顯示周期、通訊參數等)被拷貝成至少相同的三份，存儲在FLASH晶片的不同的數據存儲區內。當系統需要使用存儲的參數時，系統將會將各個數據存儲區中的對應參數都取出來，採用表決法來產生有效的應用參數，這樣做可以防止FLASH存儲器在一些意外情況下存儲的數據失效，提高了參數存儲的可靠性，這裡的表決法具體是指當提取的各數據存儲區中的系統參數全部相同時，各數據存儲區所存儲的系統參數數據有效；若其中存在一個數據存儲區所存儲的系統參數與其它各數據存儲區所存儲的系統參數不同，則判斷所存儲的系統參數數據失效。本實用新型的壓力變送器具有壓力變化趨勢提取功能，操作人可以對保存數據的·周期進行設定，最短可以設定為一天，最長可以設定到一年，超出一年的數據採用先入先出的方式自動替換。對保存的數據採用經驗模態分解算法進行運算，系統自動提取出低頻信號，即該周期內的壓力變化趨勢。其中的經驗模態分解的基本原理如下首先找到信號的極大值和極小值，通過3次樣條擬合，從而獲得信號的上包絡曲線和下包絡曲線，計算上下包絡曲線在每一點上的平均值，從而獲得一平均值曲線ml，設分析信號為X (t)，則X (t) -Hi1=C1從理論上講，Cl即為第一階固有模態函數，然後，從原始信號中減去Cl，即可獲得信號的逼近分量Rl。X (t) -C1=R1對Rl重複上面的過程，就可以獲得第二階固有模態函數，通過經驗模態分解算法對信號的一次次的篩分，就可以獲得信號的多個固有模態函數和一個逼近分量Rn，從而信號可由下式表示
權利要求1.一種具有趨勢提取功能的壓力變送器，包括信號調理單元、殼體和顯示模塊，所述信號調理單元連接封裝於所述殼體內，所述顯示模塊設置於所述殼體的外側且與所述信號調理單元連接，用於參數的顯示，其特徵在於，所述信號調理單元包括 信息存儲模塊，用於信號和系統參數的存儲，其至少設有三個用於防止系統數據失效的數據存儲區，所述壓力變送器的系統參數分別存儲於各個數據存儲區中； 趨勢提取模塊，與所述信息存儲模塊、顯示模塊分別連接，其提取所述信息存儲模塊所存儲的壓力信息，並獲取所設定時間段內的趨勢壓力信號，所述顯示模塊接收所述趨勢提取模塊所提取的壓力趨勢信號，並將其予以顯示。
2.根據權利要求1所述的壓力變送器，其特徵在於， 所述變送器的殼體上還設有與上位機實現通訊的RS485數字接口，用於實現壓力值和趨勢壓力信號的實時上傳。
專利摘要本實用新型公開了一種具有趨勢提取功能的壓力變送器，包括信號調理單元、殼體和顯示模塊，信號調理單元連接封裝於所述殼體內，顯示模塊設置於所述殼體的外側且與信號調理單元連接，用於參數的顯示，信號調理單元包括信息存儲模塊、趨勢提取模塊，其中信息存儲模塊用於信號和系統參數的存儲；趨勢提取模塊與所述信息存儲模塊、顯示模塊分別連接，其提取所述信息存儲模塊所存儲的壓力信息，並通過運算獲取所設定時間段內的趨勢壓力信號，所述顯示模塊將所提取的壓力趨勢信號予以顯示；本實用新型採用趨勢提取模塊將信息存儲模塊中的一段時間內的壓力信號予以提取、運算，提取出在一段時間內數據的變化趨勢，更利於對壓力信號的分析。
文檔編號G01L1/00GK202836867SQ20122015803
公開日2013年3月27日 申請日期2012年4月13日 優先權日2012年4月13日
發明者陳勇, 張明祿, 徐永高, 張書平, 陳德見, 於志剛, 蓋廣洪, 呂小俊, 許晨光 申請人:中國石油天然氣股份有限公司