CN106197720B - 无需温度标定的定向传感器电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种无需温度标定的定向传感器电路，包括:定向传感器、第一温漂补偿电路、第一有源低通二阶滤波器、仪表放大及中点调理电路、第二有源低通二阶滤波器、第二温漂补偿电路。本发明采用低通滤波(有源低通二阶滤波器)和补偿(温漂补偿电路)双管齐下的方式，既滤除了无用分量，又采用铂热电阻进行温漂补偿，将温漂数据通过了电路修正过来，在各个姿态都可以保障精度，无需长时间的温度标定，实现了节省成本的作用。
Description
技术领域
本发明涉及定向传感器技术领域，特别涉及一种无需温度标定的定向传感器电路。
背景技术
定向传感器是一种井下设备，由于井下温度较高，故需要温度标定。一般的温度标定需要两天至三天左右，分各个姿态标定，为了保证温度均匀和标定准确，因此时间较长。
如中国专利CN 101755104A的发明专利，该发明提供一种用于井下工具的定向传感器，然而，该发明到井下作业时需要温度标定，耗时长，工作效率低。
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无需温度标定的定向传感器电路。
为了实现上述目的，本发明提供一种无需温度标定的定向传感器电路，包括:定向传感器、第一温漂补偿电路、第一有源低通二阶滤波器、仪表放大及中点调理电路、第二有源低通二阶滤波器、第二温漂补偿电路；
所述第一温漂补偿电路的输入端接定向传感器，所述第一温漂补偿电路的输出端连接第一有源低通二阶滤波器的输入端，所述第一有源低通二阶滤波器的输出端连接仪表放大及中点调理电路的输入端，所述仪表放大及中点调理电路的输出端连接第二有源低通二阶滤波器的输入端，所述第二有源低通二阶滤波器的输出端连接第二温漂补偿电路的输入端。
进一步的，第一温漂补偿电路包括第一放大器、铂热电阻、反馈电阻、反馈电容，所述第一放大器的反相输入端接定向传感器、反馈电阻的一端、反馈电容的一端，其同相输入端接铂热电阻的一端，其输出端接反馈电阻的另一端和反馈电容的另一端，所述铂热电阻的另一端接地，所述第一放大器的输出端为第一温漂补偿电路的输出端。
进一步的，所述第一温漂补偿电路和所述第二温漂补偿电路结构相同。
进一步的，第一有源低通二阶滤波器包括第二放大器、第一电阻、第二电阻、第一电容、第二电容，所述第二放大器的反相输入端与其输出端连接且都接第一电容的一端，其同相输入端接第二电容的一端、第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端接第一电容的另一端、第一电阻的一端，所述第二电容的另一端接地，所述第一电阻的另一端为第一有源低通二阶滤波器的输入端，所述第二放大器的输出端为第一有源低通二阶滤波器的输出端。
进一步的，第一有源低通二阶滤波器和所述第二有源低通二阶滤波器的结构相同。
进一步的，所述仪表放大及中点调理电路包括仪表放大器，所述仪表放大器的反相端接地，所述仪表放大器的同相端为所述仪表放大及中点调理电路的输入端，所述仪表放大器的输出端为所述仪表放大及中点调理电路的输出端。
进一步的，所述仪表放大及中点调理电路中的仪表放大器还内接调零电阻。
本发明的有益效果为：本发明采用低通滤波(有源低通二阶滤波器)和补偿(温漂补偿电路)双管齐下的方式，既滤除了无用分量，又采用铂热电阻进行温漂补偿，将温漂数据通过了电路修正过来，在各个姿态都可以保障精度，无需长时间的温度标定，实现了节省成本的作用。
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是本发明的结构连接图；
图2是本发明中第一温漂补偿电路的电路原理图；
图3是本发明中第一有源低通二阶滤波器的电路原理图；
图4是本发明中仪表放大及中点调理电路的电路原理图。
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。
如图1所示，本发明提供一种无需温度标定的定向传感器电路，其包括定向传感器1、第一温漂补偿电路2、第一有源低通二阶滤波器3、仪表放大及中点调理电路4、第二有源低通二阶滤波器5、第二温漂补偿电路6；
第一温漂补偿电路2的输入端接定向传感器1，第一温漂补偿电路2的输出端连接第一有源低通二阶滤波器3的输入端，第一有源低通二阶滤波器3的输出端连接仪表放大及中点调理电路4的输入端，仪表放大及中点调理电路4的输出端连接第二有源低通二阶滤波器5的输入端，第二有源低通二阶滤波器5的输出端连接第二温漂补偿电路6的输入端。
其中，第一温漂补偿电路2和第二温漂补偿电路6结构相同；第一有源低通二阶滤波器3和第二有源低通二阶滤波器5的结构相同。
下面对第一温漂补偿电路2进行具体描述，如图2所示：
第一温漂补偿电路2包括第一放大器U4A、铂热电阻R15、反馈电阻R10、反馈电容C6，第一放大器U4A的反相输入端接定向传感器1、反馈电阻R10的一端、反馈电容C6的一端，其同相输入端接铂热电阻R15的一端，其输出端接反馈电阻R10的另一端和反馈电容C6的另一端，铂热电阻R15的另一端接地，第一放大器U4A的输出端为第一温漂补偿电路2的输出端。
本发明采用带通滤波和补偿双管齐下的方式，既滤除了无用分量，又采用铂热电阻进行温漂补偿。其中R15采用铂热电阻，铂热电阻由于具有较好的稳定性,因而在线分析仪器一般采用它来获得自动温度补偿。铂热电阻的工作原理是将温度的变化转化为电阻的变化。电路的任务是将电阻的变化(△Rt)转换成电压的变化(△Ut),而且这种转换应该是线性的。加表是恒流输出，但是随着温度的变化，电流有漂移，铂热电阻是随着温度变化而改变电阻值，加表温漂造成的电流的变化和铂热电阻漂移的变化同时发生，造成正好相抵消，输出电压不变，达到无需标定的效果。
本发明利用铂热电阻抵消定向传感器温漂造成的电流的变化，使得输出电压不变，达到无需标定的效果。
下面对第一有源低通二阶滤波器3进行具体描述，如图3所示：
第一有源低通二阶滤波器3包括第二放大器U13A、第一电阻R40、第二电阻R41、第一电容C45、第二电容C46，第二放大器U13A的反相输入端与其输出端连接且都接第一电容C45的一端，其同相输入端接第二电容C46的一端、第二电阻R41的一端，第二电阻R41的另一端接第一电容C45的另一端、第一电阻R40的一端，第二电容C46的另一端接地，第一电阻R40的另一端为第一有源低通二阶滤波器3的输入端，第二放大器U13A的输出端为第一有源低通二阶滤波器3的输出端。
有源低通二阶滤波器：是一种使用信号通过而同时抑制无用频率信号的电路，本电路采用巴特沃斯滤波架构，截止频率为1Hz。
下面对仪表放大及中点调理电路4进行具体描述，如图4所示：
仪表放大及中点调理电路4包括仪表放大器U12，仪表放大器U12的反相端接地，仪表放大器U12的同相端为仪表放大及中点调理电路4的输入端，仪表放大器U12的输出端为仪表放大及中点调理电路4的输出端。
仪表放大及中点调理电路4中的仪表放大器U12还内接调零电阻R42。
仪表放大及中点调理电路采用仪表放大器，很轻松就将中点调节到需要的范围内，方便后级AD对数据进行采集。
本发明的工作原理：定向传感器将采集后的信号传递给第一温漂补偿电路，由第一温漂补偿电路内的铂热电阻抵消定向传感器温漂造成的电流的变化，使得输出电压不变，达到无需标定的效果，再由第一有源低通二阶滤波器进行第一次滤波，滤出高频无用信号保留低频有用信号，然后将低频有用信号传输给仪表放大及中点调理电路，由仪表放大器对低频有用信号进行放大处理和调零，保证信号的完整性，使信号不会出现失真，接着将调零后的信号传递给第二有源低通二阶滤波器进行第二次滤波，滤出高频无用信号保留低频有用信号，然后将低频有用信号传输第二温漂补偿电路，进行温漂补偿，最后输出稳定的电压信号。
本发明的有益效果为：本发明采用低通滤波(有源低通二阶滤波器)和补偿(温漂补偿电路)双管齐下的方式，既滤除了无用分量，又采用铂热电阻进行温漂补偿，将温漂数据通过了电路修正过来，在各个姿态都可以保障精度，无需长时间的温度标定，实现了节省成本的作用。
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 (7)
1.一种无需温度标定的定向传感器电路，其特征在于，包括:定向传感器、第一温漂补偿电路、第一有源低通二阶滤波器、仪表放大及中点调理电路、第二有源低通二阶滤波器、第二温漂补偿电路；
所述第一温漂补偿电路的输入端接定向传感器，所述第一温漂补偿电路的输出端连接第一有源低通二阶滤波器的输入端，所述第一有源低通二阶滤波器的输出端连接仪表放大及中点调理电路的输入端，所述仪表放大及中点调理电路的输出端连接第二有源低通二阶滤波器的输入端，所述第二有源低通二阶滤波器的输出端连接第二温漂补偿电路的输入端。
2.根据权利要求1所述的无需温度标定的定向传感器电路，其特征在于：第一温漂补偿电路包括第一放大器、铂热电阻、反馈电阻、反馈电容，所述第一放大器的反相输入端接定向传感器、反馈电阻的一端、反馈电容的一端，其同相输入端接铂热电阻的一端，其输出端接反馈电阻的另一端和反馈电容的另一端，所述铂热电阻的另一端接地，所述第一放大器的输出端为第一温漂补偿电路的输出端。
3.根据权利要求1或2所述的无需温度标定的定向传感器电路，其特征在于：所述第一温漂补偿电路和所述第二温漂补偿电路结构相同。
4.根据权利要求1所述的无需温度标定的定向传感器电路，其特征在于：第一有源低通二阶滤波器包括第二放大器、第一电阻、第二电阻、第一电容、第二电容，所述第二放大器的反相输入端与其输出端连接且都接第一电容的一端，其同相输入端接第二电容的一端、第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端接第一电容的另一端、第一电阻的一端，所述第二电容的另一端接地，所述第一电阻的另一端为第一有源低通二阶滤波器的输入端，所述第二放大器的输出端为第一有源低通二阶滤波器的输出端。
5.根据权利要求1或4所述的无需温度标定的定向传感器电路，其特征在于：第一有源低通二阶滤波器和所述第二有源低通二阶滤波器的结构相同。
6.根据权利要求1所述的无需温度标定的定向传感器电路，其特征在于：所述仪表放大及中点调理电路包括仪表放大器，所述仪表放大器的反相端接地，所述仪表放大器的同相端为所述仪表放大及中点调理电路的输入端，所述仪表放大器的输出端为所述仪表放大及中点调理电路的输出端。
7.根据权利要求1或6所述的无需温度标定的定向传感器电路，其特征在于：所述仪表放大及中点调理电路中的仪表放大器还内接调零电阻。
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