CN106121633A - 用于地热井监测系统的高温高精度水位计 - Google Patents

用于地热井监测系统的高温高精度水位计 Download PDF

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CN106121633A CN201610751271.XA CN201610751271A CN106121633A CN 106121633 A CN106121633 A CN 106121633A CN 201610751271 A CN201610751271 A CN 201610751271A CN 106121633 A CN106121633 A CN 106121633A
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吴岚
邓科
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    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00—Survey of boreholes or wells
    • E21B47/04—Measuring depth or liquid level
    • E21B47/047—Liquid level

Abstract

本发明提出了一种用于地热井监测系统的高温高精度水位计，包括：压力传感器、AD采集电路、主控电路、供电电路；所述压力传感器的输出端连接所述AD采集电路的输入端，所述AD采集电路的输出端连接所述主控电路，所述供电电路分别与所述压力传感器、所述AD采集电路、所述主控电路的电源端连接；所述压力传感器、所述AD采集电路、所述主控电路、所述供电电路均采用耐高温元器件。本发明采用高精度高灵敏度的压力传感器对地热井进行采集，采集后的信号经过AD采集电路放大和滤波，对微小信号进行滤波，确保精度。

Description

用于地热井监测系统的高温高精度水位计
技术领域
本发明涉及地热井技术领域，特别涉及一种用于地热井监测系统的高温高精度水位计。
背景技术
地热井主要是为了开发利用地热资源，提供供暖、温泉洗浴、水疗养生和一些工业应用等，表现出良好的经济效益，开发规模、参与企业和力度越来越大。为了实时监控水位变化，合理利用地热资源，需要对每口地热井水位、温度、流量、压力等进行监测。
目前市面上销售的水位计《符合SL 426-2008水资源监控设备基本技术条件》，最高工作温度为-25℃到85℃，对于一般的热水井来说，可以满足要求，但是有些高温热水井，井口温度可以达到100℃左右，普通的水位计很难满足长时间在热水中浸泡的残酷工况。
市面上销售的水位计最大量程一般在200米左右，最高在300米以上，这种水位计很难在这么大的量程范围内满足高精度要求，一般在0.5％左右，折合误差为1.5米，对某些测量严格的条件下，误差过大。
中国专利公开号为CN 202562529U的一种地热井水位-温度数字测量系统，该实用新型专利的水位测量系统其耐热能力差，很难满足长时间在热水中浸泡，且误差过大。
发明内容
本发明的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。
为此，本发明的目的在于提出一种用于地热井监测系统的高温高精度水位计，其耐高温且误差小。
为了实现上述目的，本发明提供一种用于地热井监测系统的高温高精度水位计，包括压力传感器、AD采集电路、主控电路、供电电路；
所述压力传感器的输出端连接所述AD采集电路的输入端，所述AD采集电路的输出端连接所述主控电路，所述供电电路分别与所述压力传感器、所述AD采集电路、所述主控电路的电源端连接；
所述压力传感器、所述AD采集电路、所述主控电路、所述供电电路均采用耐高温元器件。
进一步的，所述AD采集电路包括AD模数转换器、时钟模块、放大模块、滤波模块，所述AD模数转换器分别与时钟模块、放大模块、滤波模块连接。
进一步的，所述主控电路包括主控芯片、第一电容、第二电容、第三电容、第一电阻，所述主控芯片的电源端接第一电容的一端且都接电压+3.5V，其直流电压输入端接第二电容的一端，其基准电压输入端接第三电容的一端，其主机输入端接第一电阻的一端，所述第一电阻、所述第一电容、所述第二电容、第三电容的另一端都接地，所述主控芯片的信号输入端接AD采集电路的输出端。
进一步的，所述供电电路包括供电芯片、电源输输入接口、第二到第五电阻、第四到第七电容，所述电源输输入接口的输出端接供电芯片的输入端、第四电容的一端，其接地端接地，其数据接收端接第二电阻的一端，其控制端接供电芯片的控制输出端、第三电阻的一端，所述第四电容的另一端、第二电阻的另一端、第三电阻的另一端且都接地，所述供电芯片的输出端接第四电阻的一端、第五电容的一端、第六电容的一端且都接+3.5V电压，其调节端口接第四电阻的另一端、第五电阻的一端，其基准电压端接第七电容的一端，所述第四电阻的另一端、第五电阻的另一端、第五电容的另一端、第六电容的另一端、第七电容的另一端都接地。
进一步的，所述主控电路将数据打包成固定的协议格式发送给地热井监测系统。
本发明采用压力传感器检测地热井的水位，并将监测到的数据传递给AD采集电路，由AD采集电路进行放大和滤波，并将采集到的模拟信号变为数字信号，传递给主控电路处理，主控电路将处理后的数据打包成固定的协议格式发送给地热井监测系统。
本发明的水位计中的压力传感器、AD采集电路、主控电路、供电电路均采用耐高温元器件，大大提高本发明的水位计耐高温能力，能够长时间在热水中浸泡，使得该水位计能够在严苛的工作要求下工作，确保满足工作温度条件下精度达标。
根据本发明AD采集电路中的放大模块和滤波模块，将压力传感器采集到的信号进行放大和滤波处理，大大提高水位计整体的采集精度。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明的结构框图；
图2为本发明中AD采集电路的工作原理图；
图3为本发明中主控电路的工作原理图；
图4为本发明中供电电路的工作原理图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明提供一种用于地热井监测系统的高温高精度水位计，参考附图1所示，包括：压力传感器1、AD采集电路4、主控电路3、供电电路2；
压力传感器1的输出端连接AD采集电路4的输入端，AD采集电路4的输出端连接主控电路3，供电电路2分别与压力传感器1、AD采集电路4、主控电路3的电源端连接；主控电路1将数据打包成固定的协议格式发送给地热井监测系统。
压力传感器1、AD采集电路4、主控电路3、供电电路2均采用耐高温元器件。
其中，AD采集电路包括AD模数转换器U4、时钟模块、放大模块、滤波模块，AD模数转换器分别与时钟模块、放大模块、滤波模块连接,附图2为AD采集电路的电路原理图。
附图3中，主控电路包括主控芯片U3、第一电容C15、第二电容C17、第三电容C18、第一电阻R6，主控芯片U3的电源端接第一电容C15的一端且都接电压+3.5V，其直流电压输入端接第二电容C17的一端，其基准电压输入端接第三电容C18的一端，其主机输入端接第一电阻R6的一端，第一电阻R6、第一电容C15、第二电容C17、第三电容C18的另一端都接地，主控芯片U3的信号输入端接AD采集电路的输出端。
附图4中，供电电路包括供电芯片U1、电源输输入接口、第二到第五电阻(R7、R4、R1、R3)、第四到第七电容(C2、C3、C4、C1)，电源输输入接口的输出端接供电芯片U1的输入端、第四电容C2的一端，其接地端接地，其数据接收端接第二电阻R7的一端，其控制端接供电芯片U1的控制输出端、第三电阻R4的一端，第四电容C2的另一端、第二电阻R7的另一端、第三电阻R4的另一端且都接地，供电芯片U1的输出端接第四电阻R1的一端、第五电容C3的一端、第六电容C4的一端且都接+3.5V电压，其调节端口接第四电阻R1的另一端、第五电阻R3的一端，其基准电压端接第七电容C1的一端，第四电阻R1的另一端、第五电阻R3的另一端、第五电容C3的另一端、第六电容C4的另一端、第七电容C1的另一端都接地。
工作原理：压力传感器检测地热井的水位，并将监测到的数据传递给AD采集电路，由AD采集电路进行放大和滤波，并将采集到的模拟信号变为数字信号，传递给主控电路处理，主控电路将处理后的数据打包成固定的协议格式发送给地热井监测系统。
本发明的水位计中的压力传感器、AD采集电路、主控电路、供电电路均采用耐高温元器件，大大提高本发明的水位计耐高温能力，能够长时间在热水中浸泡，使得该水位计能够在严苛的工作要求下工作，确保满足工作温度条件下精度达标。
根据本发明AD采集电路中的放大模块和滤波模块，将压力传感器采集到的信号进行放大和滤波处理，大大提高水位计整体的采集精度。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本发明的范围由所附权利要求极其等同限定。

Claims (5)

1.一种用于地热井监测系统的高温高精度水位计，其特征在于，包括压力传感器、AD采集电路、主控电路、供电电路；
所述压力传感器的输出端连接所述AD采集电路的输入端，所述AD采集电路的输出端连接所述主控电路，所述供电电路分别与所述压力传感器、所述AD采集电路、所述主控电路的电源端连接；
所述压力传感器、所述AD采集电路、所述主控电路、所述供电电路均采用耐高温元器件。
2.如权利要求1所述的用于地热井监测系统的高温高精度水位计，其特征在于：所述AD采集电路包括AD模数转换器、时钟模块、放大模块、滤波模块，所述AD模数转换器分别与时钟模块、放大模块、滤波模块连接。
3.如权利要求1所述的用于地热井监测系统的高温高精度水位计，其特征在于：所述主控电路包括主控芯片、第一电容、第二电容、第三电容、第一电阻，所述主控芯片的电源端接第一电容的一端且都接电压+3.5V，其直流电压输入端接第二电容的一端，其基准电压输入端接第三电容的一端，其主机输入端接第一电阻的一端，所述第一电阻、所述第一电容、所述第二电容、第三电容的另一端都接地，所述主控芯片的信号输入端接AD采集电路的输出端。
4.如权利要求1所述的用于地热井监测系统的高温高精度水位计，其特征在于：所述供电电路包括供电芯片、电源输输入接口、第二到第五电阻、第四到第七电容，所述电源输输入接口的输出端接供电芯片的输入端、第四电容的一端，其接地端接地，其数据接收端接第二电阻的一端，其控制端接供电芯片的控制输出端、第三电阻的一端，所述第四电容的另一端、第二电阻的另一端、第三电阻的另一端且都接地，所述供电芯片的输出端接第四电阻的一端、第五电容的一端、第六电容的一端且都接+3.5V电压，其调节端口接第四电阻的另一端、第五电阻的一端，其基准电压端接第七电容的一端，所述第四电阻的另一端、第五电阻的另一端、第五电容的另一端、第六电容的另一端、第七电容的另一端都接地。
5.如权利要求1所述的用于地热井监测系统的高温高精度水位计，其特征在于：所述主控电路将数据打包成固定的协议格式发送给地热井监测系统。
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