CN106761692A - 一种压力传感器测温方法 - Google Patents
一种压力传感器测温方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106761692A CN106761692A CN201710205338.4A CN201710205338A CN106761692A CN 106761692 A CN106761692 A CN 106761692A CN 201710205338 A CN201710205338 A CN 201710205338A CN 106761692 A CN106761692 A CN 106761692A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- temperature
- signal
- pressure
- temperature signal
- filtering
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 40
- 239000000284 extract Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 10
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 abstract description 4
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 abstract description 2
- 230000036413 temperature sense Effects 0.000 abstract description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 7
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 4
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 4
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 3
- 101100162020 Mesorhizobium japonicum (strain LMG 29417 / CECT 9101 / MAFF 303099) adc3 gene Proteins 0.000 description 2
- 101100434411 Saccharomyces cerevisiae (strain ATCC 204508 / S288c) ADH1 gene Proteins 0.000 description 2
- 101150102866 adc1 gene Proteins 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 101150042711 adc2 gene Proteins 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
- E21B47/06—Measuring temperature or pressure
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
- E21B47/06—Measuring temperature or pressure
- E21B47/07—Temperature
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
本发明涉及测量领域,特别是一种压力传感器测温方法,包括以下步骤:压阻式压力传感器膜片直接与介质接触,同时采集压力信号和温度信号;提取所述温度信号频带扩展预期参数;根据所述预期参数计算频带扩展滤波参数;对所述温度信号逐点滤波;向数据存储模块回存温度信号滤波后数据。本发明采用单个传感器同时完成温度和压力的采集和测量,相比传统的井下压力计测量温度方案温度感应更为迅速,保证了温度和压力测量的同步性;压力传感器的膜片直接与外界介质接触,保证了温度测量热传导效率;对温度信号进行数字滤波,扩展了测温频带,增加了对于热惯性大的压力计的测温能力。
Description
技术领域
本发明涉及测量领域,特别是一种压力传感器测温方法。
背景技术
对于油气田井下电子井下压力计领域,目前国内外的压力计都需要在测量压力的同时,完成环境温度的快速准确的测量。
现有的压力计测量温度的方案,都是采用独立的温度传感器来完成,温度传感器要么设置于压力计内部,要么在前部探头集成。温度传感器设置于压力计金属腔体的内部电路上,外界的热量变化需要通过介质和压力计壳体的热传导,壳体内部空气热辐射才能到达温度传感器,测温需要热传导,感应滞后;温度传感器集成与前部探头,温度与压力测量仍然存在测量不同步,影响压力的温度漂移校正精度。尤其是在测量快速恢复压力的时候,温度和压力的变化都很迅速。
发明内容
本发明的目的在于克服井下独立温度中所存在的上述不足,提供一种压力传感器测温系统。本发明没有采用独立温度传感器,而是直接采用压力传感器同时完成温度和压力的采集和测量,压力传感器膜片直接与外界介质接触。
为了提取能及时和准确地提取反映外界环境温度的变化的温度信息,本发明还提供了一种采用该压力传感器测温系统的压力传感测温方法。
为了实现上述发明目的,本发明提供了以下技术方案:
一种压力传感测温系统,包括控制模块及与其连接的通信模块、数据采集模块、数据存储模块和数字滤波模块;
所述控制模块向所述通信模块、数据采集模块、数据存储模块和数字滤波模块发送控制指令;
所述通信模块用于与上位机通信;
所述数据采集模块采用同一压阻式压力传感器同时采集压力信号和温度信号,所述信号保存至所述数据存储模块;
所述数据存储模块用于完成底层FLASH存储芯片的控制和读写;
所述数字滤波模块从所述数据存储模块中提取存储数据,对所述存储数据进行频带扩展滤波处理后回写至所述数据存储模块。
进一步地,所述压力传感测温系统还包括电源管理模块。所述电源管理模块实现系统低能耗运行。系统在一次测量数据采集完成,可进入休眠模式,以节省能耗。
进一步地,所述数据采集模块包括模拟信号采集模块和数字信号采集模块;所述模拟信号采集模块同时采集模拟压力差分信号和模拟温度差分信号;所述数字信号采集模块从所述模拟压力差分信号和所述模拟温度差分信号中采集数字压力差分信号和数字温度差分信号。
进一步地,所述模拟信号采集模块采用压阻式压力传感器,所述压阻式压力传感器膜片直接与介质接触,实现温度传感。
进一步地,所述模拟信号采集模块包括压力差分信号输出接口和温度差分信号输出接口;
所述温度差分信号输出接口还包括用于差分消除直流电平的温度差分参考电压输出端,用于从高电平信号中提取有用的温度变化信号。
进一步地,所述数字信号采集模块包括第一数字采集接口和第二数字采集接口;
所述第一数字采集接口采集模拟压力差分信号,经A/D转换模块转换为数字压力差分信号;
所述第二数字采集接口采集模拟温度差分信号,经A/D转换模块转换为数字温度差分信号。
本发明的另一方面,提供一种采用上述压力传感测温系统的压力传感测温方法,包括:
压阻式压力传感器膜片直接与介质接触,同时采集压力信号和温度信号;
同时采集压力信号和温度信号;
提取所述温度信号频带扩展预期参数;
根据所述预期参数计算频带扩展滤波参数;
对所述温度信号逐点滤波;
向数据存储模块回存温度信号滤波后数据。
进一步地,所述压阻式压力传感器采集到的温度差分信号进一步与参考电压端差分,用于从高电平信号中提取有用的温度变化信号,提升温度变化相应的分辨率。
进一步地,由于存储式压力计热惯性大,为了能更及时和准确地反映外界环境温度的变化,需要对采集到的温度信号进行数字滤波,拓宽其测温频带。
所述数字滤波模块处理流程包括:
S1,回放原始数据;
S2,提取预期参数;
S3,根据预期参数计算频带扩展滤波参数;
S4,逐点滤波计算;
S5,回存滤波数据。
进一步地,S1步骤,若回放数据失败,则需要再次回放,若回放成功,则进入S2步骤;
进一步地,S2步骤,所述预期参数包括温度信号采样周期,目标温度信号变化频率,预期温度信号截止频率。所述目标温度信号变化频率为具有预定热惯性的温度信号变化频率。若提取失败,则需要再次提取;若提取成功,则进入步骤S3;所述预定热惯性为本领域技术人员普遍认为的大热惯性。
进一步地,S3步骤,通过提取的预期参数计算频带扩展的傅里叶变换参数。若计算失败,则需要再次计算;若计算成功,进入步骤S4。
进一步地,步骤S4,对回放的数据进行逐点滤波计算。
进一步地,步骤S5,对滤波后的数据重新写入FLASH存储模块,该数据可以通过上位机软件联机提取。
进一步地,环境温度的变化也会引起压力的波动,上位机软件通过分析温度对压力的影响关系,对压力信号进行温度漂移校正。
与现有技术相比,本发明的有益效果:
本发明采用单个传感器同时完成温度和压力的采集和测量,相比传统的井下压力计测量温度方案温度感应更为迅速,保证了温度和压力测量的同步性。
压力传感器的膜片直接与外界介质接触,保证了温度测量热传导效率;
对温度信号进行数字滤波,扩展了测温频带,增加了对于热惯性大的压力计的测温能力。
附图说明:
图1为本发明实施例1中温度-压力模拟信号提取电路图;
图2为本发明实施例1中模拟信号采集电路图;
图3为本发明实施例1中压力传感测温系统结构图;
图4为本发明实施例1中数字滤波流程图。
图中标记:101-电流恒流源电流输入端,102-压力传感器的桥电路中的信号正输出端,103-压力传感器的桥电路中的信号负输出端,104-桥电路的电流输出端(1),105-桥电路的电流输出端(2),106-温度差分参考电压输出端,107-桥电路中的信号负向滤波后输出端,108-桥电路输入点电压滤波输出端,109-桥电路中的信号正向滤波后输出端,201-单片机ADC3输入脚,202-单片机ADC2输入脚,203-单片机恒流源输出脚,204-单片机ADC0输入脚,205-单片机ADC1输入脚,301-电源管理模块,302-通信模块,303-控制模块,304-数据采集模块,305-数据存储模块,306-数字滤波模块。
具体实施方式
下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例,凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
一种压力传感测温系统,采用一个压力传感器和单片机实现,如图3所示,包括控制模块303及与其连接的通信模块302、数据采集模块304、数据存储模块305和数字滤波模块306;
所述控制模块303向所述通信模块302、数据采集模块304、数据存储模块305和数字滤波模块305发送控制指令;
所述通信模块302用于与上位机通信;
所述数据采集模块304采用同一传感器同时采集压力信号和温度信号,所述信号保存至所述数据存储模块305;
所述数据存储模块305用于完成底层FLASH存储芯片的控制和读写;
所述数字滤波模块306从所述数据存储模块305中提取存储数据,对所述存储数据进行频带扩展滤波处理后回写至所述数据存储模块305。
进一步地,所述压力传感测温系统还包括电源管理模块301。所述电源管理模块301实现系统低能耗运行。系统在一次测量数据采集完成,可进入休眠模式,以节省能耗。
进一步地,所述数据采集模块304包括模拟信号采集模块和数字信号采集模块;所述模拟信号采集模块同时采集模拟压力差分信号和模拟温度差分信号。
模拟信号采集和模数转换过程参考图1、图2,单片机程控系统作为控制模块为模拟信号采集模块提供一个1mA的电流恒流源,该电流从电流恒流源电流输入端101输入,进入压力传感器的桥电路系统。从压力传感器的桥电路中的信号正输出端102输出压力的正向信号,该信号经过电阻R8和电容C15进行滤波处理后,从桥电路中的信号正向滤波后输出端109输出,提供给图2中的单片机ADC0输入脚204,进入单片机的ADC0转换输入端。从压力传感器的桥电路中的信号负输出端103输出的压力的负向信号经过电阻R5和电容C11进行滤波处理后,从桥电路中的信号负向滤波后输出端107输出,提供给图2中的单片机ADC1输入脚205,进入单片机的ADC1转换输入端。桥电路中的信号正向滤波后输出端109与桥电路中的信号负向滤波后输出端107构成压力差分信号输出接口,单片机ADC0输入脚204与单片机ADC1输入脚205构成第一数字采集接口。
电流恒流源电流输入端101,同时也输出了整个桥电路总电压信号。理论上压力变化不会引起所述总电压信号变化,温度变化会引起所述桥电路总电压信号的变化;实际运行时,压力变化会对所述桥电路总电压信号产生影响,通过后端算法处理,可以消除绝大部分压力信号的影响。所述桥电路总电压信号经过电阻R6和电容C13滤波处理后,从桥电路输入点电压滤波输出端108输出,提供给图2中的单片机ADC2输入脚202,进入单片机的ADC2转换输入端。该信号电平较高,而温度的变化幅度较小,为了提取出有用的温度变化信号,需要将直流电平差分消除,设置一个电阻R9来配置对应的直流电平,温度差分参考电压从温度差分参考电压输出端106输出,提供给图2中的单片机ADC3输入脚201,进入单片机的ADC3转换输入端。桥电路输入点电压滤波输出端108与温度差分参考电压从温度差分参考电压输出端106构成温度差分信号输出接口,单片机ADC2输入脚202与单片机ADC3输入脚201构成第二数字采集接口。
进一步地,所述模拟信号采集模块采用压阻式压力传感器,所述压阻式压力传感器膜片直接与介质接触,实现温度传感。
所述第一数字采集接口将模拟压力差分信号转换为数字压力差分信号;
所述第二数字采集接口将模拟温度差分信号转换为数字温度差分信号。
进一步地,采用存储式压力计热惯性大,为了能更及时和准确地反映外界环境温度的变化,需要对采集到的温度信号进行数字滤波,拓宽其测温频带。
进一步地,如图4所示,所述数字滤波模块处理流程包括:
S1,回放原始数据;
S2,提取预期参数;
S3,根据预期参数计算频带扩展滤波参数;
S4,逐点滤波计算;
S5,回存滤波数据。
进一步地,S1步骤,若回放数据失败,则需要再次回放,若回放成功,则进入S2步骤;
进一步地,S2步骤,所述预期参数包括温度信号采样周期,目标温度信号变化频率,预期温度信号截止频率。所述目标温度信号变化频率为具有较大热惯性的温度信号变化频率。若提取失败,则需要再次提取;若提取成功,则进入步骤S3;
进一步地,S3步骤,通过提取的预期参数计算频带扩展的傅里叶变换参数。若计算失败,则需要再次计算;若计算成功,进入步骤S4。
进一步地,步骤S4,对回放的数据进行逐点滤波计算。
进一步地,步骤S5,对滤波后的数据重新写入FLASH存储模块,该数据可以通过上位机软件联机提取。
进一步地,环境温度的变化也会引起压力的波动,上位机软件通过分析温度对压力的影响关系,对压力信号进行温度漂移校正。
综上所述,采用本发明提供的压力传感测温系统,即可实现压力传感器同时测量压力与温度,实现温度压力测量的同步性,提高温度测量的精度。采用本发明提供的压力测温方法,可实现压力传感器有效测温,提取及时反映外界温度变化的温度信息。
Claims (5)
1.一种压力传感器测温方法,其特征在于,包括以下步骤:
压阻式压力传感器膜片直接与介质接触,同时采集压力信号和温度信号;
提取所述温度信号频带扩展预期参数;
根据所述预期参数计算频带扩展滤波参数;
对所述温度信号逐点滤波;
向数据存储模块回存温度信号滤波后数据。
2.根据权利要求1所述的测温方法,其特征在于:所述压阻式压力传感器采集到的温度差分信号进一步与参考电压端差分。
3.根据权利要求2所述的测温方法,其特征在于:所述预期参数包括温度信号采样周期、目标温度信号变化频率和预期温度信号截止频率,所述目标温度信号变化频率为预期热惯性的温度信号变化频率。
4.根据权利要求3所述的测温方法,其特征在于:读取所述数据存储模块中的所述温度信号滤波后数据,进行温度漂移校正处理。
5.根据权利要求4所述的测温方法,其特征在于:滤波计算采用傅里叶变换法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710205338.4A CN106761692B (zh) | 2017-03-31 | 2017-03-31 | 一种压力传感器测温方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710205338.4A CN106761692B (zh) | 2017-03-31 | 2017-03-31 | 一种压力传感器测温方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN106761692A true CN106761692A (zh) | 2017-05-31 |
CN106761692B CN106761692B (zh) | 2021-02-09 |
Family
ID=58965571
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201710205338.4A Active CN106761692B (zh) | 2017-03-31 | 2017-03-31 | 一种压力传感器测温方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN106761692B (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107582216A (zh) * | 2017-08-29 | 2018-01-16 | 北京中硕众联智能电子科技有限公司 | 一种人工智能皮肤及其检测压力和温度的方法 |
CN110207865A (zh) * | 2019-07-05 | 2019-09-06 | 北京中硕众联智能电子科技有限公司 | 一种修正温度影响的足底压力传感器及相应的修正方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4893505A (en) * | 1988-03-30 | 1990-01-16 | Western Atlas International, Inc. | Subsurface formation testing apparatus |
CN103410501A (zh) * | 2013-07-03 | 2013-11-27 | 中国石油天然气股份有限公司 | 井下电子压力计的温度漂移补偿方法和温度漂移补偿系统 |
CN104198111A (zh) * | 2014-08-21 | 2014-12-10 | 航天科工惯性技术有限公司 | 井下仪器用压力传感器 |
CN105716749A (zh) * | 2014-12-03 | 2016-06-29 | 武汉航空仪表有限责任公司 | 一种压阻式压力传感器的温度补偿电路 |
-
2017
- 2017-03-31 CN CN201710205338.4A patent/CN106761692B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4893505A (en) * | 1988-03-30 | 1990-01-16 | Western Atlas International, Inc. | Subsurface formation testing apparatus |
CN103410501A (zh) * | 2013-07-03 | 2013-11-27 | 中国石油天然气股份有限公司 | 井下电子压力计的温度漂移补偿方法和温度漂移补偿系统 |
CN104198111A (zh) * | 2014-08-21 | 2014-12-10 | 航天科工惯性技术有限公司 | 井下仪器用压力传感器 |
CN105716749A (zh) * | 2014-12-03 | 2016-06-29 | 武汉航空仪表有限责任公司 | 一种压阻式压力传感器的温度补偿电路 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
刘君华: "采用压力传感器同时测量动态压力与温度", 《微电子学与计算机》 * |
刘君华等: "硅压阻式压力传感器温度系数的在线实时补偿", 《传感技术学报》 * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107582216A (zh) * | 2017-08-29 | 2018-01-16 | 北京中硕众联智能电子科技有限公司 | 一种人工智能皮肤及其检测压力和温度的方法 |
CN110207865A (zh) * | 2019-07-05 | 2019-09-06 | 北京中硕众联智能电子科技有限公司 | 一种修正温度影响的足底压力传感器及相应的修正方法 |
CN110207865B (zh) * | 2019-07-05 | 2024-02-02 | 北京中硕众联智能电子科技有限公司 | 一种修正温度影响的足底压力传感器及相应的修正方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN106761692B (zh) | 2021-02-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN203719811U (zh) | 微压传感器微弱电压信号检测装置 | |
CN202676897U (zh) | 一种电流采样自动校准装置 | |
CN205192649U (zh) | 地震台站高精度温度测量装置 | |
CN101943743A (zh) | 电池组连接条电阻和电池内阻的智能监测方法及装置 | |
CN104062025B (zh) | 一种节能自动ad温度采集监控系统 | |
CN103398793A (zh) | 一种基于热电偶冷端补偿技术的测温装置 | |
CN106761692A (zh) | 一种压力传感器测温方法 | |
CN109916968B (zh) | 一种电容式粮食水分传感器的精确测量方法及设备 | |
CN206625834U (zh) | 一种压力传感器测温系统 | |
CN106703791A (zh) | 一种压力传感器测温系统 | |
CN105277292A (zh) | 一种温度测量装置 | |
CN202256134U (zh) | 一种红外分析仪 | |
CN109116216A (zh) | 一种运算放大器失调电压温漂测试装置 | |
CN201654558U (zh) | 基于现场总线的多功能测控模块 | |
CN204346496U (zh) | 一种无线风速风温风湿自动记录仪 | |
CN203629691U (zh) | 一种智能微型温度记录仪 | |
CN103438911B (zh) | 定频模式下的lc谐振传感器读取系统及方法 | |
CN201637804U (zh) | 一种电玩具安全性能检测仪器 | |
CN211477498U (zh) | 一种真空记录仪 | |
CN103634009A (zh) | 提高模拟量采集装置模数转换精度的方法 | |
CN203881456U (zh) | 多路温度远距离采集显示系统 | |
CN210862945U (zh) | 一种NB-IoT冶金节点温度采集与远程监测系统 | |
CN103616082B (zh) | 一种智能微型温度记录仪 | |
CN204115901U (zh) | 热电偶温度采集系统 | |
CN202267543U (zh) | 带usb数据读取功能的温度记录仪 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |