远距离信号采集器制造技术

远距离信号采集器是一种用于对距离在５公里以内的信号进行实时采集的装置，它主要包括信号变送器和信号转换器这两部分，在这两部分之间通过一根单芯电缆进行联接，其中信号变送器包括温度传感器、压力传感器、Ｖ－ｆ转换器、切换控制、稳压与电流控制；信号转换器包括多路开关及控制逻辑、信号放大、滤波器、锁相倍频器、频率计、程控电源、地址译码，该信号采集器维护工作量少，使用成本低，而测量的精度非常高并且实现了智能化。（*该技术在2003年保护过期，可自由使用*）

Remote signal collector

Remote signal collector is a device used for distance signal within 5 kilometers of the real-time data acquisition, which mainly comprises a signal transmitter and a signal converter of the two part, in the connection between the two parts through a single core cable, wherein the signal transmitter includes a temperature sensor, pressure sensor, V converter, f switching control voltage and current control; signal converter includes multiple switch and control logic, signal amplification, filter, PLL frequency multiplier, frequency meter, programmable power supply, address decoding, the signal acquisition and less maintenance, low cost, and the measurement accuracy is very high and the realization of the intelligent.

【技术实现步骤摘要】

本技术是一种用于对距离在5公里内的信号进行实时采集的装置，属于电子测量仪器的
在电子测量的
中，测量信号的采集是首先要解决的，各种信号采集器均必须配以相应的信号传感器，而各种信号传感器的特性往往受温度的影响，如不加以补偿，用来构成测量系统时，测量的精度就比较低，为此，若要获得较高的测量精度，就必须附加对温度的测量，如在压力传感器上附加温度传感器，在测压力的同时，测出环境温度，以对压力传感器的特性加以补偿，使测量的精度大为提高。这样，对于一个压力测量点，同时需采集两个信号，并要用两组信号线将其引出，这对于测量点远离测试主机的情况下，(如在深井或在大量测量点分散布置)同时又需要集中监视，这时就需要大量的信号线分别将传感器与主机连接起来，这样不仅费事，不方便，而且增大了测试成本。本技术的专利技术目的就是提供一种每路只要一根单芯信号线就能采集多点测量数据的远距离信号采集器。本技术主要由两大部分所组成，第一部分是信号变送器，第二部分是信号转换器。信号变送器与信号转换器之间通过一单芯电缆进行联接，信号转换器通过这一单芯电缆向测量点的传感头送电源，切换控制信号，同时由传感头返回两种测量信号，实现远距离传送与控制。信号变送器包括温度传感器(1)、压力传感器(2)、v－f转换器(3)、切换控制(4)、稳压与电流控制(5)，这部分的输入信号为两种频率信号，它可以直接由传感器来或将传感器的模拟电压信号经v－f变换而得到频率信号，两种频率信号对应两种模拟信号，如压力信号和温度信号，通过切换电路将两种频率及时地送出，在送至电缆之前，信号将通过电流调制器使频率信号变换为电流脉冲信号，叠加在直流电源电压上，以适应远距离的传输。为了将电源中跳变量送到比较器IC3，控制切换开关的动作，在以晶体管T1为主构成的稳压与电流控制(5)中，T1的发射极直接引出经电容C4耦合到比较器IC3的输入端，D1、D2为两只并联的恒流二极管，其正极与T1的发射极相接，负极与稳压二极管D3的负极相接，以提供一恒定的直流电压。信号转换器包括多路开关及控制逻辑(7)、信号放大(8)、滤波器(9)、锁相信频器(10)、频率计(11)、程控电源(12)、地址译码(13)。这部分电路的作用是对经单芯电缆(6)传送来的频率信号f1、f2进行采样；另外对传感头与变送器提供电源及控制信号，以便分别指定对f1或f2进行传送，对多路传感头信号进行通道切换，完成与计算机的接口。其工作过程为由变送器送来的信号，通过多路开关的切换，进入频率信号的预处理电路，包括放大，带通跟踪滤波及锁相倍频，然后送到频率计数器计数，将所计的频率值经接口送至微型计算机处理后，显示出对应测量点的所测值。程控电源由计算机控制，在一定范围内变化，为变送器提供合适的电源及两种频率信号的切换控制。其中采用两片数字锁相电路“CD4046”来实现对频率信号的跟踪滤波与锁相倍频，为了提高分辨率，通过第一片“CD4046”处理后的频率信号，经倍频后再进入频率计数器。采用本技术的远距离信号采集器，由于将远程带温度补偿的传感器信号的传输、切换及电源等结合在一起综合解决，信号变送器与信号转换器之间只需用一根单芯电缆进行联接，因此，测点端只需安置传感头及相应的信号变送器，由单芯电缆引至监测中心，然后配上信号转换器并与微计算机相连接，就可以采集到各被测点的信号。另外，由于传感头本身不需配置单独的电源，因此对传感头的埋设方便，减少了大量的维护工作，降低了成本，对信号测量的精度和稳定性都大大提高，实现了测试的智能化。附图说明图1是本技术的电路原理框图。图2是本技术信号变送器的电路原理图。图3是本技术信号转换器的电路原理图。其中CK为输入信号以下结合实施例对本技术作进一步说明。插座。信号变送器中有两个传感器，即压力传感器(2)和温度传感器(1)，因此其电路的输入端也有两种频率信号，其频率范围一般在5～20KHZ内。在该部分的电路中，其元器件的性能要与其使用环境相对应，若传感器本体是处于特殊环境中，如高温下，则变送器的元件也必须采用耐高温的元器件，另外尽可能地使用CMOS器件，以降低功耗。因此，运算放大器IC3采用“CA3130”型号的CMOS运放；双路切换开关IC2采用“CD4007”型号的CMOS开关；IC1的型号为“CD4024”。以晶体管T1为主构成稳压与电流控制(5)，晶体管T1采用小功率开关管，如3DK2。单芯电缆(6)采用75欧姆阻抗的，外层为金属屏蔽的单芯电缆，将信号变送器和信号转换器联为一体。信号转换器主要包括由IC4(CD4067)构成的多路开关及控制逻辑(7)、IC4(CD4067)构成的信号放大(8)、IC5(CD4046)构成的滤波器(9)、IC6、IC7(C－D4046、CD4024)构成的锁相倍频器(10)、IC8、IC9(8253)构成的频率计(11)、IC10、IC11(8212及CA3140)构成的程控电源(12)、IC12、IC13(74LS154、138)构成的地址译码(13)。在频率计的设计中，采用了可编程计数器／定时器芯片Intel－8253，使整个电路结构简单，集成度高，工作方式灵活，调整方便。Intel8253中有三个16位二进制计数器，用两片8253构成两个32位计数器，其中一个对晶振频率fc进行分频，从而产生1秒的门控信号，另一个作为频率计数器，将倍频后的信号，通过控制两个计数器作同步工作，以满足计数精度要求。同时，8253中其余的计数通道构成分频器，由软件设定其分频系数后，将fc经分频得稳定的方波输出，以多路开关IC4的第“O”路输入，与传感器频率信号经同样的路径进入频率计，作为自检通道。传感器及信号变送器所需的电源及两种频率的切换控制信号由IC10、IC11完成，其实质是构成一简单的程控电源，其正常输出电压为20伏，送至变送电路，则传输传感器1的信号(f1)，当需要传输另一个传感器(f2)的信号时，由计算机控制电源跳至15伏，通过此下跳沿将切换f2的信号至变送器的输出。根据以上所述，便可组成本技术的远距离信号采集器。权利要求1.一种远距离信号采集器，由信号采集部分和传输部分及信号处理部分所组成，其特征在于该采集器主要包括信号变送器和信号转换器这两部分，而信号变送器与信号转换器之间通过一根单芯电缆(6)进行联接。2.根据权利要求1所述的远距离信号采集器，其特征在于信号变送器包括温度传感器(1)、压力传感器(2)、v－f转换器(3)、切换控制(4)、稳压与电流控制(5)，其中晶体管T1的发射极直接引出经电容C4耦合到比较器IC3的输入端，D1、D2为两只并联的恒流二极管，其正极与T1的发射极相接，负极与稳压二极管D3的负极相接。3.根据权利要求1或2所述的远距离信号采集器，其特征在于信号转换器包括多路开关及控制逻辑(7)、信号放大(8)、滤波器(9)、锁相倍频器(10)、频率计(11)、程控电源(12)、地址译码(13)，其中采用两片数字锁相电路“CD4046”来实现对频率信号的跟踪滤波与锁相倍频。专利摘要远距离信号采集器是一种用于对距离在5公里以内的信号进行实时采集的装置，它主要包括信号变送器和信号转换器这两部分，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种远距离信号采集器，由信号采集部分和传输部分及信号处理部分所组成，其特征在于该采集器主要包括信号变送器和信号转换器这两部分，而信号变送器与信号转换器之间通过一根单芯电缆（６）进行联接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：江潼君，陆庭恕，钱侬仙，何宏现，汤雅忠，
申请(专利权)人：东南大学，地质矿产部华东石油地质局井下作业大队，
类型：实用新型
国别省市：32[中国|江苏]