CN100453991C - 半导电高分子材料压力和温度传感器的处理仪表及信号测试 - Google Patents

半导电高分子材料压力和温度传感器的处理仪表及信号测试 Download PDF

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Abstract

半导电高分子材料压力和温度传感器的处理仪表及信号测试，其组成包括：存储器(1)，存储器与程序运算器(2)连接，程序运算器一端与程序控制器(4)连接，另一端与A/D转换器(3)连接，A/D转换器受程序控制器控制或者连在第一采样电阻(R01)和第二采样电阻(R02)两端或连在第一采样电阻两端，第一采样电阻与第二采样电阻串接，第二采样电阻与限流电阻(Rx)串接，限流电阻与电源(5)串接，电源与相互并联的温度传感器(6)和压力传感器(7)串接，并与第一采样电阻、第二采样电阻和限流电阻串接构成回路。本产品用于油田潜油电泵井下的压力温度监测。

Description

半导电高分子材料压力和温度传感器的处理仪表及信号测试
技术领域：
本发明涉及一种半导电高分子材料压力和温度传感器的处理仪表及信号测试。
背景技术：
目前，国内外的各种传感器，包括专利库中2万5千余种传感器，其中有很多致力于传感器的结构改进，但是传统的传感器采用的传感材料灵敏度低，所取得的信号必须经过信号放大才能使用，导致传感器结构复杂，尤其在高温高压的作用下，测试数据偏移现象严重，无法在恶劣环境或者高温高压情况下进行精密测试，导致监测数据不准确，其他的技术方面的改进方案难以推进，因此，传感器的改进，已经成为美国等发达国家着重研究的问题。对于这些信号进行处理以及传感器信号的测试方法，也是需要配套解决的重要问题。与本发明申请的同时，申请人还申请了这种半导电高分子材料压力和温度传感器，本发明提供了这种传感器的配套仪表及其传感器的信号测试方法，以共同形成技术合围。
发明内容：
本发明的目的是提供一种导电高分子材料压力和温度传感器的处理仪表及信号测试方法。
上述的目的通过以下的技术方案实现：
半导电高分子材料压力和温度传感器的处理仪表，其组成包括：存储器，所述的存储器与程序运算器连接，所述的程序运算器一端与程序控制器连接，另一端与A/D转换器连接，所述的A/D转换器受程序控制器控制或者连在第一采样电阻(R01)和第二采样电阻(R02)两端或连在第一采样电阻(R01)两端，所述的第一采样电阻(R01)与第二采样电阻(R02)串接，所述的第二采样电阻(R02)与限流电阻(Rx)串接，所述的限流电阻(Rx)与电源串接，所述的电源与相互并联的温度传感器和压力传感器串接，并与第一采样电阻(R01)、第二采样电阻(R02)和限流电阻(Rx)串接构成回路。
利用半导电高分子材料压力和温度传感器的处理仪表进行信号测试的方法，当程序控制加正向电压时，温度传感器接通，当测试环境温度变化时，温度传感器的阻值相应改变，串联的第一采样电阻和第二采样电阻两端的电压相应变化；当第一采样电阻、第二采样电阻两端的电压小于等于存储器中设定的临界值时，程序控制自动将A/D转换器前的信号线接在第二采样电阻(R02)的上端取第一采样电阻(R01)、第二采样电阻(R02)两端电压；当第一采样电阻、第二采样电阻两端的电压大于存储器中设定的临界值时，程序控制自动将A/D转换器前的信号线接在第一采样电阻(R01)和第二采样电阻(R02)之间，取第一采样电阻(R01)两端的电压为采样电压；采样电压经A/D转换后送入程序运算，计算成相应的温度值再进行显示；当测完温度后，程序控制自动调换极性，这时压力传感器接通，压力传感器在当时的环境状态下的阻值决定了第一采样电阻和第二采样电阻两端的电压，选择测试过程如前所述。
这个技术方案有以下有益效果：
1.本发明可为由半导电高分子粉末作为敏感材料的压力和温度传感器提供稳定的直流电压，输出电压的极性由电路和软件控制，可为压力传感器和温度传感器提供电压值相等但极性相反的电压，以便从所串联的采样电阻两端分别测出压力传感器和温度传感器的采样电压，这一技术可由单一信号线监测两个传感器。
2.本发明的采样电阻随传感器电阻值的变化分段变化以适应A/D转换输入电压范围的需要。这对于负温度和压力系数且敏感性特别高的半导电高分子粉末敏感材料来说是至关重要的。
3.本发明由在各个温度和压力下标定时压力传感器和温度传感器的采样电压，经曲线拟合确定温度传感器的采样电压随温度变化曲线多项式的系数和压力传感器的采样电压随温度和压力变化曲线多项式的系数，这些系数被存入该仪表的内存，由此可由各个温度和压力下测得的压力传感器和温度传感器的采样电压经过计算机程序计算确定外部的温度和压力，其中计算程序是由半导电高分子粉末作为敏感材料的压力和温度传感器的电阻值随压力和温度的变化关系确定的，该技术解决了半导电高分子粉末这样的敏感性随物理量变化非常复杂的材料的信号处理难题。
4.由温度传感器的采样电压确定外部的温度，同时也由该采样电压确定压力传感器在该温度下的压力零点，因此可由压力传感器的采样电压和压力零点共同确定环境压力，这些是由特定的逻辑电路实现的，这对于负温度和压力系数且敏感性特别高的半导电高分子粉末敏感材料来说是至关重要的，因为它很好地解决了大幅度的温度自动补偿问题。
5.选择电压极性先测定温度传感器的采样电压，再调换极性测定压力传感器的采样电压，该技术很好地解决了配合传感器只用一根信号线就可监测两个传感器的目的，这在油田采油电泵井下应用的情况是非常重要的。
附图说明：
附图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式：
实施例1：
半导电高分子材料压力和温度传感器的处理仪表，其组成包括：存储器1，所述的存储器1与程序运算器2连接，所述的程序运算器2一端与程序控制器4连接，另一端与A/D转换器3连接，所述的A/D转换器3受程序控制器4控制或者连在第一采样电阻(R01)和第二采样电阻(R02)两端或连在第一采样电阻(R01)两端，所述的第一采样电阻(R01)与第二采样电阻(R02)串接，所述的第二采样电阻(R02)与限流电阻(Rx)串接，所述的限流电阻(Rx)与电源5串接，所述的电源与相互并联的温度传感器6和压力传感器7串接，并与第一采样电阻(R01)、第二采样电阻(R02)和限流电阻(Rx)串接构成回路。
实施例2：
利用半导电高分子材料压力和温度传感器的处理仪表进行信号测试的方法，当程序控制加正向电压时，温度传感器接通，当测试环境温度变化时，温度传感器的阻值相应改变，串联的第一采样电阻和第二采样电阻两端的电压相应变化；当第一采样电阻、第二采样电阻两端的电压小于等于存储器中设定的临界值时，程序控制自动将A/D转换器前的信号线接在第二采样电阻(R02)的上端取第一采样电阻(R01)、第二采样电阻(R02)两端电压；当第一采样电阻、第二采样电阻两端的电压大于存储器中设定的临界值时，程序控制自动将A/D转换器前的信号线接在第一采样电阻(R01)和第二采样电阻(R02)之间，取第一采样电阻(R01)两端的电压为采样电压；采样电压经A/D转换后送入程序运算，计算成相应的温度值再进行显示；当测完温度后，程序控制自动调换极性，这时压力传感器接通，压力传感器在当时的环境状态下的阻值决定了第一采样电阻和第二采样电阻两端的电压，选择测试过程如前所述。

Claims (2)

1.一种半导电高分子材料压力和温度传感器的处理仪表，其组成包括：存储器，其特征是：所述的存储器与程序运算器连接，所述的程序运算器一端与程序控制器连接，另一端与A/D转换器连接，所述的A/D转换器受程序控制器控制或者连在第一采样电阻(R01)和第二采样电阻(R02)两端或连在第一采样电阻(R01)两端，所述的第一采样电阻(R01)与第二采样电阻(R02)串接，所述的第二采样电阻(R02)与限流电阻(Rx)串接，所述的限流电阻(Rx)与电源串接，所述的电源与相互并联的温度传感器和压力传感器串接，并与第一采样电阻(R01)、第二采样电阻(R02)和限流电阻(Rx)串接构成回路。
2.一种利用半导电高分子材料压力和温度传感器的处理仪表进行信号测试的方法，其特征是：
当程序控制加正向电压时，温度传感器接通，当测试环境温度变化时，温度传感器的阻值相应改变，串联的第一采样电阻和第二采样电阻两端的电压相应变化；
当第一采样电阻、第二采样电阻两端的电压小于等于存储器中设定的临界值时，程序控制自动将A/D转换器前的信号线接在第二采样电阻(R02)的上端取第一采样电阻(R01)、第二采样电阻(R02)两端电压；
当第一采样电阻、第二采样电阻两端的电压大于存储器中设定的临界值时，程序控制自动将A/D转换器前的信号线接在第一采样电阻(R01)和第二采样电阻(R02)之间，取第一采样电阻(R01)两端的电压为采样电压；
采样电压经A/D转换后送入程序运算，计算成相应的温度值再进行显示；
当测完温度后，程序控制自动调换极性，这时压力传感器接通，压力传感器在当时的环境状态下的阻值决定了第一采样电阻和第二采样电阻两端的电压，选择测试过程如前所述。
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