CN200947118Y

CN200947118Y - 磁性防爆通过指示仪

Info

Publication number: CN200947118Y
Application number: CN 200620088894
Authority: CN
Inventors: 王岩; 梁国栋
Original assignee: Shenyang Yongye Industrial Co ltd
Current assignee: Shenyang Yongye Industrial Co ltd
Priority date: 2006-01-10
Filing date: 2006-01-10
Publication date: 2007-09-12
Anticipated expiration: 2016-01-10

Abstract

磁性防爆通过指示仪；是用于油、气、水等输送管线清管时清管器通过与否的地面判定仪；解决机械式易打火，不适合防爆场合，电子式因干扰会产生误、漏报问题；磁性防爆通过指示仪是由异向磁阻电路、平衡放大电路、低通滤波电路、触发电路、处理电路、远传开关电路、显示电路、复位电路构成异向磁阻电路输出端连接平衡放大电路输入端，平衡放大电路输出端接低通滤波电路输入端，低通滤波电路输出端接触发电路输入端，触发电路输出端接处理电路输入端，处理电路输出端接远传开关电路、显示电路、复位电路。优点是判决清管器通过与否准确，抗干扰；适合防爆场合，检测快、检灵敏度高，不会出现漏、误报。

Description

磁性防爆通过指示仪

技术领域：本发明创造是对通过指示仪结构的改进，磁性防爆通过指示仪是应用于油、气、水等输送管线在清管扫线过程中的清管器的通过与否的地面判定设备，特别适用于易燃易爆危险环境中。

背景技术：油田，天然气管道系统，供水系统对新建管线清除杂物的清管扫线工作及老管线的除垢工作都采用非化学方法的物理清管工艺，而清管设备(清管器)在管线中的运行必须得到有效的控制。一旦，清管器在运行过程中发生了卡堵现象，及时准确的确定卡堵范围，至关重要。

目前清管作业中广泛采用的通过指示仪基本分成两种形式：一种是机械式，该种通球指示仪是依靠伸入管线中的机械摆针，通过清管器碰撞为触发机构，指示清管器是否通过该处。该设备的主要构成是电子计时器，机械摆针碰撞击发机构。属接触式。

缺点1，电子计时器的电池及机械传动易产生打火现象，不适合防爆场合。

缺点2，管内介质对机械触针有腐蚀，使用寿命短。

第二种是电子式，电子式通过指示仪是基于特殊频率下的交变电磁感应原理。属非接触式。

缺点1，金属管壁对有用磁场信号衰减较大。

缺点2，由于大地磁场，杂散磁场及超低频电磁信号的存在使之误报，漏报，抗干扰能力差等缺陷较为突出。

发明内容：本发明创造的目的是提供一种能检测到清管器的微弱磁信号，判决通过与否的磁性防爆通过指示仪；本发明创造的目的是通过下述技术方案实现的：磁性防爆通过指示仪：由异向磁阻电路、平衡放大电路、低通滤波电路、触发电路、处理电路、远传开关电路、显示电路、复位电路构成，异向磁阻电路输出端连接平衡放大电路输入端，平衡放大电路输出端接低通滤波电路输入端，低通滤波电路输出端接触发电路输入端，触发电路输出端接处理电路输入端，处理电路输出端接远传开关电路、显示电路、复位电路。

异向磁组电路由磁敏感元件IC1、电阻R30、电容C15构成；电阻R30与电容C15串联与磁敏感元件IC1脚5及电源线连接，电容端接地，IC1脚5经R30与脚6连接，脚1、3、8、9接地，脚2、4、7、10为输出端，分别与平衡电路的输入端连接。

平衡放大电路由运算放大器IC5，电阻R1、R2、R5、R7、R9、R10、R11、R15、R17、电容C3、E1构成一路平衡电路，由运算放大器IC7、电阻R3、R32、R33、R34、R35、R36、R37、R38、R18，电容C16、E2构成另一路平衡电路，由三极管BG1，电阻R19、R21、R22，电容C14构成和路隔离电路，由运算放大器IC3，电阻R20、R23、R24、R25、R26，电容C7、C8构成一级放大电路，由运算放大器IC2，电阻R27、R39、R40、R41、R42、R43，电容C18、C17构成二级放大电路组成；IC5、IC7脚8接电源线，电源线又经R11、R37接IC5、IC7脚5，脚5又经R10、R36接脚4并接地，IC5、IC7脚3经R1、R3与IC1脚4、脚2连接，并经R7、R34接地，IC5、IC7脚2经R2、R32与IC1脚10、脚7连接，IC5、IC7脚1经电容C3、C16、电阻R5、R33并联与脚2连接，并经E1、E2、R9、R35串联与脚6连接，脚6经R15、R38与脚7连接，IC5、IC7脚7经R17、R18与和路隔离电路中电容C14正极连接；和路隔离电路中三极管集电极接电源线，基极接C14负极，并经R19与电源线相接，发射极经电阻R22与IC3脚2连接并经R21接地；一级、二级放大电路中IC3、IC2脚4接地，脚5与脚3连接并经R23、R42接地，脚3又经R20、R43与电源线连接，脚2经R24、R41与脚1连接，脚1又经C7、C18、R25、R40与脚6连接，脚6并经R26、R39与脚7连接，IC3脚7串接C8、R27与IC2脚2连接，IC3、IC2脚8接电源线，IC2脚7经C17与低通滤波器脚8连接。

低通滤波电路由低通滤波器IC9、三极管、电阻R3、R4、R13、R8，电容C12、C19、C9及由IC10、R12、R14、C1构成的RC脉冲振荡电路组成；IC10脚1接R12，脚2、3接R14、R12、R14并联再串接电容C1接脚4、5，经脚6与低通滤波器脚1连接，IC9脚4接电源线，脚3与脚4连接，脚2接地，脚6经C19、R3并联接地，脚6经R13与电源线相接，脚5经C12与三极管基极连接，基极又经R11与电源线连接，集电极接电源线，发射极经R8接地，发射极又经C9、R6串联与触发电路中运算放大器IC4脚2连接。

触发电路由运算放大器IC4、脉冲振荡器IC10、电阻R6、R44、R45、R46、R47、R48、R16、R28、R29，电容C22构成；电源线接IC4脚8，并经R29接脚5，脚5经R16接地，脚4接地，脚3经R45接地，并经R44接电源线，脚2经R46与脚1连接，脚1经C7、R47串联接脚6，脚6经R48接脚7，脚7接IC10脚9，脚8与脚11经R28接地，脚8、脚11、脚10与处理电路输入端相接。

处理电路由单片机IC11、电容C24、电阻R50构成，单片机IC11输出脚接远传开关电路与显示电路，复位脚31经电容C24，接电源线经电阻R50接地。

本发明创造的优点：由于所采用的磁敏感元件，检测灵敏度高，能将收到的清管器的弱磁磁信号转变成电信号输出，经平衡放大电路放大，经处理判决清管器通过与否，由于磁敏感元件反映灵敏，可检测到100微高斯的弱磁磁信号；本指示仪检测速度快，防止了检测高速运动的清管器的漏报现象；在使用时与之配套的导磁座采用外部磁屏蔽层，因此只能接收管线内磁场变化，杜绝干扰信号引发的漏爆，误报，实现判决准确，因导磁座与管线焊接成一体，指示仪为非接触式采样，有效防止了管线内介质对指示仪的腐蚀和机械传动的打火现象，更适合于各种防爆要求的场合；与之配套的清管器采用了无源设计，可以长期稳定检测，增加了安全性，可靠性及稳定性，由于采用了显示电路及远传开关电路，将敏感元件判决到的清管器磁信号通过显示电路显示，通过远传电路远传到系统网络，更适合自动化管理。

附图说明：

图1是磁性防爆通过指示仪电路方框图；

图2是磁性防爆通过指示仪部分电路原理图；

图3是磁性防爆通过指示仪部分电路原理图。

具体实施方式：磁性防爆通过指示仪：由异向磁阻电路、平衡放大电路、低通滤波电路、触发电路、处理电路、远传开关电路、显示电路、复位电路构成，异向磁阻电路输出端即IC1脚2、4、7、10与平衡放大电路输入端即IC5脚2、3、IC7脚2、3连接，平衡放大电路输出端即IC2脚6、7与低通滤波电路输入端即IC9脚8连接，低通滤波电路输出端即三极管BG2发射极与触发电路输入端即IC4脚2连接，触发电路输出端即IC10E脚10、11与处理电路的输入端即IC11脚32、33连接，处理电路输出端即IC11脚26与远传开关电路连接，与显示电路连接，与复位电路连接。

异向磁组电路：由磁敏感元件IC1，型号HMC1052，电阻R30、电容C15构成，如图2中A部分所示，磁敏感元件IC1型号HMC1052是一个双轴线性磁传感器，每个传感器都有一个由磁阻薄膜合金组成的惠斯通桥，当桥路加上供电电压，传感器将磁场强度转化为电压输出，包括环境磁场和测量磁场，HMC1052包含两个敏感组件，它们的敏感轴互相垂直，敏感组件A和B共存于单硅芯片中，完全正交，且参数匹配，电阻R30与电容C15串联，电阻端与磁敏感元件IC1脚5及电源线连接，电容负极端接地，IC1脚5经R30与脚6连接，脚1、3、8、9接地，脚2、4、7、10为输出端分别与平衡电路中电阻R3、R1、R32、R2连接，磁敏感元件接收到管线内清管器的弱磁磁信号转变成电信号输出给两路平衡电路。

平衡放大电路：由两路平衡电路、和路隔离电路、二级放大电路构成，如图2中B部分所示，两路平衡电路结构与连接方式相同，一路平衡电路由运算放大器IC5，型号4558，电阻R1、R2、R5、R7、R9、R10、R11、R15、R17，电容C3、E1构成，另一路平衡电路由运算放大器IC7，型号4558，电阻R3、R32、R33、R34、R35、R36、R37、R38、R18，电容C16、E2构成，一路平衡电路中运算放大器IC5与另一路平衡电路用IC7表示，电阻、电容表示类推，平衡电路中IC5、IC7脚8接电源线，电源线又经R11、R37接脚5，脚5又经R10、R36接脚4并接地，脚3经R1、R3与IC1脚4、脚2连接，并经R7、R34接地，脚2又经R2、R32与IC1脚10、脚7连接，脚1经电容C3、C16、电阻R5、R33并联与脚2连接，并经E1、E2、R9、、R35串联与脚6连接，脚6经R15、R38与脚7连接，脚7经R17、R18与和路隔离电路中电容C14正极连接；和路隔离电路由三极管BG1、电阻R19、R21、R22，电容C14构成，三极管集电极接电源线，基极一路接C14负极，另一路经R19与电源线相接，发射极一路经电阻R21接地。另一路经R22与一级放大电路中IC3脚2连接；一级放大电路由运算放大器IC3、电阻R20、R23、R24、R25、R26，电容C7、C8构成，二级放大电路由运算放大器IC2，电阻R27、R39、R40、R41、R42、R43，电容C17、C18构成，运算放大器IC2、IC3型号4558，一级放大电路与二级放大电路结构与连接方式相同，为描述方便，将一级放大电路中的运算放大器及电阻、电容与二级放大电路相对应的运算放大器、电阻、电容用括号括起来表示，一级放大电路、二级放大电路中运算放大器IC3、IC2脚4接地，脚5与脚3连接并经R23、R42接地，脚3又经R20、R43与电源线连接，脚2经R24、R41与脚1连接，脚1又经C7、C18、R25、R40与脚6连接，脚6经R26、R39与脚7连接，IC3脚7串接C8、R27与IC2脚2连接，IC3、IC2脚8接电源线，IC2脚7经C17与低通滤波器IC9脚8连接，两路平衡电路将异向磁阻电路提供的不同极性的存在时间差的信号进行前置放大，电阻R9、R15及R35、R38分别决定两个运算放大器的增益，R10、R11、R32、R36产生两级放大电路和参考电源；和路隔离电路将两路信号合并成一路信号，输出到一级放大电路，一、二级放大电路将隔离电路输出的信号再放大，作为输给低通滤波电路的输入信号，C14为耦合电容。

低通滤波电路：由低通滤波器IC9，型号MAX294，三极管BG2、电阻R3、R4、R13、R8，电容C12、C19、C9及RC脉冲振荡电路构成；RC脉冲振荡电路由IC10中的A、B、C及电阻R12、R14、电容C1构成；RC脉冲振荡电路中IC10，型号4069，脚1接R12，脚2、3接R14，R12、R14并联经C1接脚4、5，脚6接IC9脚1，IC9脚4接电源线，脚3与脚4连接，脚2接地，脚6经C19、R3并联接地，脚6经R13与电源线相接，脚5经C12与三极管BG2基极连接，基极又经R4接电源线，集电极接电源线，发射极一路经R8接地，另一路经C9、R6串联与触发电路中运算放大器IC4脚2连接，MAX294为频率可编程的低通滤波器，平衡放大电路输出信号为低通滤波电路的输入信号，滤波器将脉冲振荡器输入频率源作为时钟信号，由确定的函数关系决定滤波器的通带带宽并有非常好的(70db)阻带特性，滤波器有效的滤除无用的杂散信号及工业干扰，使该指示仪的可靠性明显提高，不会出现误报，漏报，脉冲振荡器振荡频率由低通滤波器的截止频率决定。

触发电路：由运算放大器IC4型号为4558，脉冲振荡器IC10的D、E两组、电阻R6、R16、R28、R29、R44、R45、R46、R47、R48，电容C22构成，IC4的脚1一路经R46与脚2连接，一路经C22、R47串联与脚6连接，脚3一路接地，另一路经R44接电源线，脚4一路接地，另一路经R16接脚5，脚5另一路经R29接电源线，脚6经R48接脚7，脚7另一路接运算放大器脚9，脚8与脚11经R28接地，另一路输出，脚10输出，IC4脚8接电源线，IC4型号4558作为门限电路为触发电路提供了可靠的门限，门限值由R44、R45确定。

处理电路：由单片机IC11、复位电路构成，单片机型号为78E58B，复位电路是从脚9经电容C24接电源线，经电阻R50接地，该复位电路将单片机本身复位，异向磁阻电路中R30、C15组成的复位电路是将磁敏感元件收到的弱磁磁信号复位，晶振电路接单片机脚18，晶振电路是单片机外围器件。

处理电路输出接液晶显示，型号为128*64，将磁敏感元件判决到的清管信号显示出来；处理电路输出接远传开关电路，将判决到的清管器信号远传到系统网络，可实现长距离传输，更适合自动化管理。

该指示仪通过磁敏感元件，能准确的判决到清管器的弱磁信号，指示出清管器通过与否，由于是非接触式采样，不产生打火现象，更适合用于防爆场合，安全，由于磁敏感元件的性能决定检测灵敏度高，检测速度快，可检测到100微高斯的弱磁信号，防止了检测高速运动的清管器漏报现象。

Claims

1、磁性防爆通过指示仪：其特征在于由异向磁阻电路、平衡放大电路、低通滤波电路、触发电路、处理电路、远传开关电路、显示电路、复位电路构成，异向磁阻电路输出端连接平衡放大电路输入端，平衡放大电路输出端接低通滤波电路输入端，低通滤波电路输出端接触发电路输入端，触发电路输出端接处理电路输入端，处理电路输出端接远传开关电路、显示电路、复位电路。

2、根据权利要求1所述的磁性防爆通过指示仪，其特征在于异向磁组电路由磁敏感元件IC1、电阻R30、电容C15构成；电阻R30与电容C15串联与磁敏感元件IC1脚5及电源线连接，电容端接地，IC1脚5经R30与脚6连接，脚1、3、8、9接地，脚2、4、7、10为输出端，分别与平衡电路的输入端连接。

3、根据权利要求1所述的磁性防爆通过指示仪，其特征在于平衡放大电路由运算放大器IC5，电阻R1、R2、R5、R7、R9、R10、R11、R15、R17、电容C3、E1构成一路平衡电路，由运算放大器IC7、电阻R3、R32、R33、R34、R35、R36、R37、R38、R18，电容C16、E2构成另一路平衡电路，由三极管BG1，电阻R19、R21、R22，电容C14构成和路隔离电路，由运算放大器IC3，电阻R20、R23、R24、R25、R26，电容C7、C8构成一级放大电路，由运算放大器IC2，电阻R27、R39、R40、R41、R42、R43，电容C18、C17构成二级放大电路组成；IC5、IC7脚8接电源线，电源线又经R11、R37接IC5、IC7脚5，脚5又经R10、R36接脚4并接地，IC5、IC7脚3经R1、R3与IC1脚4、脚2连接，并经R7、R34接地，IC5、IC7脚2经R2、R32与IC1脚10、脚7连接，IC5、IC7脚1经电容C3、C16、电阻R5、R33并联与脚2连接，并经E1、E2、R9、R35串联与脚6连接，脚6经R15、R38与脚7连接，IC5、IC7脚7经R17、R18与和路隔离电路中电容C14正极连接；和路隔离电路中三极管集电极接电源线，基极接C14负极，并经R19与电源线相接，发射极经电阻R22与IC3脚2连接并经R21接地；一级、二级放大电路中IC3、IC2脚4接地，脚5与脚3连接并经R23、R42接地，脚3又经R20、R43与电源线连接，脚2经R24、R41与脚1连接，脚1又经C7、C18、R25、R40与脚6连接，脚6并经R26、R39与脚7连接，IC3脚7串接C8、R27与IC2脚2连接，IC3、IC2脚8接电源线，IC2脚7经C17与低通滤波器脚8连接。

4、根据权利要求1所述的磁性防爆通过指示仪，其特征在于低通滤波电路由低通滤波器IC9、三极管、电阻R3、R4、R13、R8，电容C12、C19、C9及由IC10、R12、R14、C1构成的RC脉冲振荡电路组成；IC10脚1接R12，脚2、3接R14、R12、R14并联再串接电容C1接脚4、5，经脚6与低通滤波器脚1连接，IC9脚4接电源线，脚3与脚4连接，脚2接地，脚6经C19、R3并联接地，脚6经R13与电源线相接，脚5经C12与三极管基极连接，基极又经R11与电源线连接，集电极接电源线，发射极经R8接地，发射极又经C9、R6串联与触发电路中运算放大器IC4脚2连接。

5、根据权利要求1所述的磁性防爆通过指示仪，其特征在于触发电路由运算放大器IC4、脉冲振荡器IC10、电阻R6、R44、R45、R46、R47、R48、R16、R28、R29，电容C22构成；电源线接IC4脚8，并经R29接脚5，脚5经R16接地，脚4接地，脚3经R45接地，并经R44接电源线，脚2经R46与脚1连接，脚1经C7、R47串联接脚6，脚6经R48接脚7，脚7接IC10脚9，脚8与脚11经R28接地，脚8、脚11、脚10与处理电路输入端相接。

6、根据权利要求1所述的磁性防爆通过指示仪，其特征在于处理电路由单片机IC11、电容C24、电阻R50构成，单片机IC11输出脚接远传开关电路与显示电路，复位脚9经电容C24，接电源线经电阻R50接地。