CN219870124U - 一种压力标定*** - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种压力标定***，包括：温箱、压力源、主控装置、上位机、参考压力传感器；温箱、参考压力传感器和上位机分别与主控装置连接，压力源与温箱连接；温箱每隔预设时长调整温箱内的温度、为被测压力传感器提供预设温度环境；压力源在预设时长内为被测压力传感器提供不同大小的压力环境；参考压力传感器采集温箱内的压力值并发送至主控装置、由主控装置发送至上位机；主控装置采集被测压力传感器采集的压力数据并发送至上位机；上位机接收压力数据并对压力数据进行标定。该压力标定***为被测的压力传感器提供变化的温度环境，在不同的温度环境下分别采集一组压力传感器的压力值上传至上位机进行标定处理，实现对压力传感器的标定。

Description

一种压力标定***

技术领域

本实用新型实施例涉及传感器测量技术领域，尤其涉及一种压力标定***。

背景技术

随着油气工业的发展，中国的油气管道建设取得了很大的进步。目前，管道运输已成为油气运输的主要方式。中国现有的石油和天然气管道中已有60％的管道已经运行了20年左右，东部的一些原油管道网已经运行了30多年。由于管道腐蚀和盗窃石油，很多管道严重老化，经常发生管道泄漏，造成能源浪费和环境污染。

传统的管道泄漏检测方法通常是基于压力传感器来收集管道中的压力信号，并通过压力变化来确定管道是否堵塞或存在泄漏点。这种管道检测方法需要在应用时传输和显示压力信号，但是，当压力信号的传输距离较远时，使用传统的压力检测装置来检测压力信号因为背景噪声大，压力信号衰减等问题无法满足压力信号采集和处理的要求。因此，在采油过程中，稳定可靠的压力传感器是确保连续生产过程的有力工具。因为如果出现测量错误的话，可能会导致停工，由此造成的经济损失将是巨大的。因此，这是石油行业对压力传感器的最基本需求。石油工业是精密加工工业，对压力传感器的测量精度有很高的要求，在控制***中，压力传感器的精度越高，控制就越精确。

在油田勘探和开发过程中，油气田地层的压力及温度的测试和监控是试油、试采工作的重要任务，也是制定井场生产制度、确定井场产量及标定完井情况的基石，因此为了正确评价矿藏地层的油气当量，及时精确地测量含油、含气层的压力及温度值都具有非常重要的现实意义。压力计和温度计是测试过程中使用的主要仪器设备，而其发展也经历了从最初的低精度、单一品种的纯机械式结构到复杂的电子式结构的变革。随着电子电工技术的迅猛发展，具有高精度、高灵敏度、高集成性能的压力计如雨后春笋。电子压力计是一种主要用于油气田矿层压力和温度值测量的高精密的电子仪器。其核心部件是压力传感器和温度传感器，在压力计无误差时的理想状态下，压力计标准曲线应为一次曲线，但是压力传感器和温度传感器在实际应用于井下时，容易受到井下高温的影响，导致压力计的实际图谱走线为二次或三次曲线。这将导致温度传感器和压力传感器实际采集的温度值和压力值不准确，进而导致控制的不准确。

实用新型内容

为了能够使压力传感器在井下实际使用时能够准确的得出井下温度和压力值，需要在获得压力传感器的采集值后对其进行补偿，以使其与实际的测量值相近，减小温度带来的误差，进而实现准确的控制。因此，本实用新型实施例提供一种压力标定***，该压力标定***为被测的压力传感器提供变化的温度环境，在不同的温度环境下分别采集一组压力传感器的压力值上传至上位机进行标定处理，实现对压力传感器的标定。其具体技术方案如下：

本实用新型实施例提供一种压力标定***，包括：温箱、压力源、主控装置、上位机、参考压力传感器；所述温箱、参考压力传感器和所述上位机分别与所述主控装置连接，所述压力源与所述温箱连接；所述温箱用于每隔预设时长调整温箱内的温度、为被测压力传感器提供预设温度环境；所述压力源用于在所述时长内为所述被测压力传感器提供不同大小的压力环境；所述参考压力传感器用于采集温箱内的压力值并发送至主控装置、由所述主控装置发送至所述上位机；所述主控装置用于采集被测压力传感器采集的压力数据并发送至上位机；所述上位机用于接收所述压力数据并对所述压力数据进行标定。

进一步的，所述参考压力传感器采用精度超过99.5％的石英压力传感器。

进一步的，所述主控装置包括：机壳、主控板；所述主控板内嵌在所述机壳内。

进一步的，所述机壳的外侧壁上还包括：通讯物理接口、若干数据采集物理接口、电源物理接口、温箱控制物理接口；所述通讯物理接口、若干数据采集物理接口、电源物理接口、温箱控制物理接口通过数据线分别与所述主控板上的相应电路接口连接。

进一步的，还包括USB转RS485模块；所述USB转RS485模块分别与所述主控板、USB物理接口、RS485物理接口连接。

进一步的，所述机壳的相对内侧壁上分别设置有滑槽，所述主控板通过所述滑槽内嵌在所述机壳内。

进一步的，所述主控装置还包括：电源开关和显示面板，所述电源开关和所述显示面板分别与所述主控板电连接，所述电源开关和所述显示面板固定外置设置在所述主控装置上。

进一步的，所述主控板包括：MCU最小***、温箱接口电路、电源接口电路、电源转换电路、通讯接口电路、电源检测电路、指示灯电路、SPI隔离电路、模数转换电路、电压采集电路、传感器接口电路。上述通讯接口电路、温箱接口电路、电源接口电路、电源转换电路、电源检测电路、指示灯电路、SPI隔离电路以及显示面板分别与所述MCU最小***的MCU连接。

进一步的，所述显示面板采用OLED显示屏。

本实用新型实施例提供一种压力标定***，包括：温箱、压力源、主控装置、上位机、参考压力传感器。所述温箱每隔预设时长调整温箱内的温度、为被测压力传感器提供预设温度环境；所述压力源在所述时长内为所述被测压力传感器提供不同大小的压力环境；所述参考压力传感器采集温箱内的压力值并发送至主控装置、由所述主控装置发送至所述上位机；所述主控装置采集被测压力传感器采集的压力数据并发送至上位机；所述上位机接收所述压力数据并对所述压力数据进行标定。本实用新型实施例提供一种压力标定***，该压力标定***为被测的压力传感器提供变化的温度环境，在不同的温度环境下分别采集一组压力传感器的压力值上传至上位机进行标定处理，实现对压力传感器的标定，从而使其与实际的测量值相近，减小温度带来的误差，进而实现准确的控制。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种压力标定***的结构框图示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种压力标定***的主控装置的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种压力标定***的主控板的结构示意框图；

图中：00-壳体；0-主控板；1-电源总开关；2-温箱控制物理接口；3-电源输出开关；4-RS485物理接口；5-数据采集物理接口；6-通讯指示灯；9-USB物理接口；10-第一电源物理接口；11-第二电源物理接口；12-预留网口；13-USB转RS485模块。

具体实施方式

下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1是本实用新型实施例提供的一种压力标定***的结构示意框图，包括：温箱、压力源、主控装置、上位机、参考压力传感器。所述温箱每隔预设时长调整温箱内的温度、为被测压力传感器提供预设温度环境；所述压力源在所述时长内为所述被测压力传感器提供不同大小的压力环境；所述参考压力传感器采集温箱内的压力值并发送至主控装置、由所述主控装置发送至所述上位机；所述主控装置采集被测压力传感器采集的压力数据并发送至上位机；所述上位机接收所述压力数据并对所述压力数据进行标定。本实用新型实施例提供一种压力标定***，该压力标定***为被测的压力传感器提供变化的温度环境，在不同的温度环境下分别采集一组压力传感器的压力值上传至上位机进行标定处理，实现对压力传感器的标定，从而使其与实际的测量值相近，减小温度带来的误差，进而实现准确的控制。

由于在井下随着勘探地层深度不同，井下温度也不同，而压力传感器会随着温度的升高出现漂移，这将影响压力传感器数据采集的准确性，为了能够得到较准确的压力数据，确保后续对数据的准确分析，需要对压力传感器进行标定。标定所需要的数据包括在不同的井下温度环境中测量该温度下不同压力环境情况时，压力传感器采集的压力数据，进而根据采集的压力数据拟合温度和压力对应数学关系，以此对应数学关系调整或补偿实际采集的压力数据，以此完成标定；拟合过程属于本领域的常规技术手段，在此不再赘述。

上述温箱每隔预设时长调整一次温度，为压力传感器标定***提供温度环境。上述参考压力传感器采用精度超过99.5％的石英压力传感器，该压力传感器采集温箱内当前温度下的实时参考压力数据，并发送至主控装置，主控装置通过通讯接口发送至上位机存储和处理。上述被测压力传感器是待标定的被测压力传感器，该被测压力传感器同样采集温箱内当前温度下的实时被测压力数据，并发送至主控装置，由主控装置通过通讯接口发送至上位机进行存储和处理。上位机接收参考压力数据和被测压力数据，对压力数据进行算法处理，得到被测传感器的补偿参数，实现对被测压力传感器的标定。上述标定算法属于本领域的常规技术手段。上述温箱内的压力值的大小由压力源通过管道施加至温箱内。在本实用新型中，温箱和压力源属于本领域可购买的现有技术，在此不再赘述。

见图2，是本实用新型实施例提供的一种压力标定***的主控装置的结构示意图，上述主控装置包括：机壳00、主控板0；所述主控板0内嵌在所述机壳00内。具体的，所述机壳00的相对内侧壁上分别设置有滑槽，所述主控板0通过所述滑槽内嵌在所述机壳00内；需要说明的是，相对内侧壁可以是南北朝向的侧壁、也可以是东西朝向的侧壁，在此不做具体限定。

所述机壳0的外侧壁上还包括：通讯物理接口、若干数据采集物理接口5、电源物理接口、温箱控制物理接口2；所述通讯物理接口、若干数据采集物理接口、电源物理接口、温箱控制物理接口2通过数据线分别与所述主控板上的相应电路接口连接。上述物理接口均是直接与外接设备连接的接口。

所述通讯物理接口包括USB物理接口9、RS485物理接口4；上位机通过USB物理接口9与主控装置连接，主控装置通过RS485物理接口4与外部其他RS485设备连接。温箱通过所述温箱控制物理接口2与所述主控装置连接。在本实用新型实施例中，上述USB物理接口9采用TypeB类型的物理接口，通过该接口连接数据线与上位机对接。数据采集物理接口采用8芯数据总线，可同时采集8路被测压力传感器。

上述数据采集物理接口5能同时外接多路被测压力传感器进行标定实验。USB物理接口9固定设置在第一面板，数据采集物理接口5固定设置在第二面板。该第一面板、第二面板在壳体00的朝向不做具体限定，根据实际使用便利情况来确定。

上述电源物理接口包括第一电源物理接口10和第二电源物理接口11，为了便于与外部供电设备连接，在第一面板或第二面板上还设置有第一电源输入接口10与第二电源输入接口11采用不同的对外接口端子(一个采用圆口端子、一个采用方口端子)。还包括电源总开关1，所述电源总开关1分别与外部电源和所述电源转换电路连接；所述电源总开关1用于开通或关闭外部电源与所述电源转换模块之间的连接状态。还包括电源输出开关3；所述电源输出开关3与所述电源转换模块连接；所所述电源输出开关3用于控制所述电源转换电路是否输出特定电压值的电压。

上述控制装置还包括USB转RS485模块13，该装置内置在所述机壳0内。所述USB转RS485模块13包括一路USB和分离出的多路RS485总线；其中一路RS485总线用于与所述USB总线连接，其余所述RS485总线用于外接RS485总线设备，每个RS485总线设置一个RS485输出接口4，RS485输出接口4与RS485总线连接。

上述主控装置还包括：电源开关和显示面板，所述电源开关和所述显示面板分别与所述主控板电连接，所述电源开关和所述显示面板固定外置设置在所述主控装置上。所述显示面板采用OLED显示屏。

为了能更及时的了解信号是否及时传递，本实用新型实施例为每个RS485总线设置通讯指示灯6，用于指示RS485总线是否通讯正常，通讯指示灯6与RS485物理接口4连接；数据采集物理接口也相应设置输出信号指示灯，用以指示数据采集物理接口5是否有信号。本申请还设置有电源指示灯，电源指示灯用于指示输出电源是否输出正常。

见图3，是本实用新型实施例提供的一种压力标定***的主控板的具体结构示意图。图中可知，该主控板包括：MCU最小***、温箱接口电路、电源接口电路、电源转换电路、通讯接口电路、电源检测电路、指示灯电路、SPI隔离电路、模数转换电路、电压采集电路、传感器接口电路。上述通讯接口电路、温箱接口电路、电源接口电路、电源转换电路、电源检测电路、指示灯电路、SPI隔离电路以及显示面板分别与所述MCU最小***的MCU连接。

具体的，上述最小***包括：晶振电路、供电电路、复位电路、时钟电路数据下载接口电路、BOOT电路等，所述晶振电路、供电电路、复位电路、时钟电路数据下载接口电路、BOOT电路分别与所述MCU连接。MCU最小***是能够保证MCU正常工作的最小资源电路，在本实用新型的实际实施中MCU采用STM32F401系列的单片机。STM32在出厂时，由ST在这个区域内部预置了一段BootLoader，也就是我们常说的ISP程序，这是一块ROM，出厂后无法修改。一般来说，我们选用这种启动模式时，是为了从串口下载程序，因为在厂家提供的BootLoader中，提供了串口下载的程序固件，可以通过这个BootLoader将程序下载到***的Flash中。

上述通讯接口电路包括：RS485接口电路、SPI接口电路、USB接口电路、RS232通讯接口电路、CAN总线通讯接口电路、IIC通讯接口电路、预留网口接口电路等，通讯接口电路的芯片均采用3.3V供电。RS485接口电路的两根信号线与RS485物理接口对应的信号线连接。USB接口电路与所述USB物理接口连接，所述USB接口电路还与所述USB转RS485连接。

上述电源转换模块(即图中AC转DC电源电路)用于将交流电转换成直流电，为主控板中的其他电路提供电能。上述传感器接口用于连接多路被测压力传感器，同时对多个压力传感器进行标定，提高了传感器标定的效率。上述电压采集电路用于采集被测电压传感器采集到的压力数据，被测压力传感器采集的被测压力数据是模拟信号，为了能够通过MCU最小***，将被测压力数据通过通讯电路上传到上位机，该主控板还包括模数转换电路，该模数转换电路用于将模拟的压力信号转换成数字的被测压力信号。上述模数转换电路和MCU最小***之间还设置有SPI隔离电路，该隔离电路能够保证数据在传输过程中受到的干扰小，能够稳定的将数据传输至MCU。上述电压采集电路采用5V供电。上述传感器接口通过8芯数据线与各个被测压力传感器连接。上述电源检测电路用于监测电源模块输出的电压和电流是否满足需求。当监测到电源模块中输出的电压和电流不满足需求时，指示灯提示电源出现问题。上述电源检测电路包括+5V和+12V供电。上述显示屏用于显示被测压力传感器和参考压力传感器的实际值和差值，以及当前的温度信息。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所作的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种压力标定***，其特征在于，包括：温箱、压力源、主控装置、上位机、参考压力传感器；所述温箱、参考压力传感器和所述上位机分别与所述主控装置连接，所述压力源与所述温箱连接；所述温箱用于每隔预设时长调整温箱内的温度、为被测压力传感器提供预设温度环境；所述压力源用于在所述时长内为所述被测压力传感器提供不同大小的压力环境；所述参考压力传感器用于采集温箱内的压力值并发送至主控装置、由所述主控装置发送至所述上位机；所述主控装置用于采集被测压力传感器采集的压力数据并发送至上位机；所述上位机用于接收所述压力数据并对所述压力数据进行标定；所述主控装置包括：机壳、主控板；所述主控板内嵌在所述机壳内；

所述主控板包括：MCU最小***、温箱接口电路、电源接口电路、电源转换电路、通讯接口电路、电源检测电路、指示灯电路、SPI隔离电路、模数转换电路、电压采集电路、传感器接口电路。

2.根据权利要求1所述的压力标定***，其特征在于，所述参考压力传感器采用精度超过99.5％的石英压力传感器。

3.根据权利要求1所述的压力标定***，其特征在于，所述机壳的外侧壁上还包括：通讯物理接口、若干数据采集物理接口、电源物理接口、温箱控制物理接口；所述通讯物理接口、若干数据采集物理接口、电源物理接口、温箱控制物理接口通过数据线分别与所述主控板上的相应电路接口连接。

4.根据权利要求3所述的压力标定***，其特征在于，还包括USB转RS485模块；所述USB转RS485模块分别与所述主控板、USB物理接口、RS485物理接口连接。

5.根据权利要求1所述的压力标定***，其特征在于，所述机壳的相对内侧壁上分别设置有滑槽，所述主控板通过所述滑槽内嵌在所述机壳内。

6.根据权利要求1所述的压力标定***，其特征在于，所述主控装置还包括：电源开关和显示面板，所述电源开关和所述显示面板分别与所述主控板电连接，所述电源开关和所述显示面板固定外置设置在所述主控装置上。

7.根据权利要求1所述的压力标定***，其特征在于，所述通讯接口电路、温箱接口电路、电源接口电路、电源转换电路、电源检测电路、指示灯电路、SPI隔离电路以及显示面板分别与所述MCU最小***的MCU连接。

8.根据权利要求6所述的压力标定***，其特征在于，所述显示面板采用OLED显示屏。