CN208420206U - 一种用于油藏评估采样的无源无线温度传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于油藏评估采样的无源无线温度传感器，采用在传感器内部将模拟信号直接转换为数字信号，之后通过无线信号将数字测量结果发送至设置在外部的主控制站，相对于在外部进行模拟信号和数字信号的转换，可以显著地降低无线传输过程中的功耗。本实用新型在每个采样周期中，只有2ms的时间通过内置电源将控制器自主唤醒一次，控制器唤醒后按顺序唤醒同样处于休眠模式的A/D转换器与无线传输模块，在2ms的时间内完成温度采集、模数转换以及无线信号传输工作。之后温度传感器内部所有模块均再次进入极低功耗的休眠状态，通过上述方案进一步降低温度传感器的功耗并提高工作效率。

Description

一种用于油藏评估采样的无源无线温度传感器

技术领域

本实用新型涉及一种用于石油管道流体的传感设备，特别是一种用于油藏评估采样的无源无线温度传感器。

背景技术

温度传感器在油藏评估作业中有着十分广泛的应用，传统的温度传感器一般为采用24V直流电源供电的壁挂式温度传感器，通过接线的方式连接到PLC等采集模块实现数据收集。PL C采集系统需要增加多个A/D采集模块，所有传感器通过接线的方式与PLC的A/D采集模块连接。

现有温度传感器由于走线等限制，限制了温度传感器的安装位置，移动位置需要重新布置走线方式，安装及维修工作量极大。由于远离实际测温点，无法精确测量管道内部真实温度，而若将电源线步入管道内部，则会产生火灾隐患。

为了解决上述问题，可以采用无线传输的方式采集传感器信息，但是传统的传感器需要24V直流电源供电，输出4-20mA电流，功耗较大，电池供电持续时间很短，使市场化应用受到极大限制。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种采用铂热电偶作为温度探头，通过对传感器电源电路和放大电路的优化，通过传感器内部A/D模块将模拟量转换为数字量输出，并使用可唤醒的2ms窄脉宽无线信号发射技术，实现温度信息的瞬时采集与传输，通过两种方式叠加降低传感器功耗的用于油藏评估采样的无源无线温度传感器。

本实用新型决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种用于油藏评估采样的无源无线温度传感器，其特征在于：它包括温度探杆、主体，所述主体内部设置控制器、A/D转换器、内置电源、无线传输模块，所述温度探杆的末端设置温度探头；所述温度探头的两个互通的端子分别连接所述A/D转换器的两个恒流源输入端，第三个端子通过一差分滤波电路连接所述A/D转换器的恒流源输入端；所述A/D转换器的数字信号输出端连接所述控制器的输入端，所述控制器的输出端连接所述无线传输模块；所述内置电源连接所述控制器、A/D转换器、和无线传输模块的电源输入端；所述温度探杆的长度为1.5m；所述内置电源的输出间隔为2ms。

所述温度探头为铂热电偶。

所述主体的外壳为手柄形。

所述主体的正面设置一组四个薄片式按键以及一个数码显示屏。

本实用新型的优点和有益效果为：

本实用新型的一种用于油藏评估采样的无源无线温度传感器，其中温度探杆的末端设置温度探头；温度探头的两个互通的端子分别连接A/D转换器的两个恒流源输入端，第三个端子通过一差分滤波电路连接A/D转换器的恒流源输入端；A/D转换器的数字信号输出端连接控制器的输入端，控制器的输出端连接无线传输模块；内置电源连接控制器、A/D转换器、和无线传输模块的电源输入端。

由于本实用新型的温度探头所采用的Pt100铂热电偶为模拟信号测量元件，因此本传感器采用在传感器内部将模拟信号直接转换为数字信号。之后通过无线信号将数字测量结果发送至设置在外部的主控制站，相对于在外部进行模拟信号和数字信号的转换，可以显著地降低无线传输过程中的功耗。

本实用新型在每个采样周期中，只有2ms的时间通过内置电源将控制器自主唤醒一次，控制器唤醒后按顺序唤醒同样处于休眠模式的A/D转换器与无线传输模块，在2ms的时间内完成温度采集、模数转换以及无线信号传输工作。之后温度传感器内部所有模块均再次进入极低功耗的休眠状态，通过上述方案进一步降低温度传感器的功耗并提高工作效率。

附图说明

图1为本实用新型的外部结构示意图

图2为本实用新型的内部结构示意图

图3为本实用新型的主体外壳结构示意图

图4为本实用新型的A/D转换器管脚连接示意图

图5为本实用新型的差分滤波电路结构示意图

图6为本实用新型的温度探头管脚示意图

具体实施方式

下面通过具体实施例对本实用新型作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。

如图1、图2所示，本实用新型的用于油藏评估采样的无源无线温度传感器包括主体1和伸出主体之外的温度探杆2，其中主体1中设置低功耗的控制器3、A/D转换器5、内置电源6。本实施例优选，主体1外壳为方便握持的手柄形，温度探杆2长度约为1.5m，末端设置温度探头10，温度探头10采用Pt100铂热电阻。

如图3所示，主体1正面设置一组四个薄片式按键7以及一个4位数码显示屏8，可以通过按键7选择设置不同的工作模式以及采样时间，并通过数码显示屏8向用户显示。主体1侧面为该电源开关，以及与无线传输模块9连接的通讯天线。

本实用新型降低功耗的一个手段是在传感器内部A/D转换器5将模拟量转换为数字量输出。

由于温度探头10所采用的Pt100铂热电偶为模拟信号测量元件，因此本传感器采用在传感器内部将模拟信号直接转换为数字信号，再通过外接通讯天线将数字测量结果发送至主控制站，可以显著的降低传感器功耗，因此在主体1内部集成高精度的A/D转换器5。

如图4、图6所示，本实用新型的A/D转换器5采用ADS1247高精度的A/D转换器，设置管脚9(AIN0)与管脚12(AIN3)为恒流源输出端，管脚10(AIN1)与管脚11(AIN2)为恒流源输入端，分别接三线制Pt100铂热电阻的两个相互导通的端子BLK1/BLK2。如图5所示，Pt100铂热电阻中不与其他端子RED导通的输出端子经过由电阻R3、R4、R5、电容C7，C8，C9组成的差分滤波电路得到REFP/REFN差分模拟信号，此电压与探头测量的温度量相对应。通过A/D转换器5将模拟信号转换为数字信号，即得到了与测量温度值相对应的数学量信息，将该数字量信息通过无线传输模块9发送至主控制站，则实现了低功耗的无线温度测量。

本实用新型降低功耗的另一个手段是通过2ms窄脉冲供电方式进行温度信息的采集与传输。

由于油藏评估作业中温度监控对于温度采集频率没有较高要求，一般实现1Hz的采样频率即可，因此对于有的长期贮存物品，温度监控采样频率甚至可以低至1小时/次。本实用新型的用于油藏评估采样的无源无线温度传感器通过可更改采集周期设计，采集周期可设置为1秒、2秒、5秒、10秒、20秒、30秒、60秒(1分钟)、2分钟、5分钟、10分钟、20分钟、30分钟、60分钟(1小时)、2小时，共14钟采样模式。在所有采样模式中，每一个采样周期电源只在2ms的时间内为各模块供电，传感器3、A/D转换器5与无线传输模块9处于工作模式，其余时间传感器中的各模块均处于极低功耗的休眠状态，传感器内部集成可周期性唤醒的低功耗控制器3。

例如，每采样周期该控制器3自主唤醒一次，控制器3唤醒后按顺序唤醒同样处于休眠模式的A/D转换器5与无线传输模块9，在2ms的时间内完成温度采集、模数转换以及无线信号传输工作，之后温度传感器内部所有模块均再次进入极低功耗的休眠状态，通过上述方案进一步降低温度传感器的功耗并提高工作效率。

尽管为说明目的公开了本实用新型的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本实用新型及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本实用新型的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims (2)

1.一种用于油藏评估采样的无源无线温度传感器，其特征在于：它包括温度探杆、主体，所述主体内部设置控制器、A/D转换器、内置电源、无线传输模块，所述温度探杆的末端设置温度探头；所述温度探头的两个互通的端子分别连接所述A/D转换器的两个恒流源输入端，第三个端子通过一差分滤波电路连接所述A/D转换器的恒流源输入端；所述A/D转换器的数字信号输出端连接所述控制器的输入端，所述控制器的输出端连接所述无线传输模块；所述内置电源连接所述控制器、A/D转换器、和无线传输模块的电源输入端；

所述主体的外壳为手柄形；所述外壳的侧面设置电源开关和连接所述无线传输模块的通讯天线；所述温度探头为铂热电偶；所述温度探杆的长度为1.5m。

2.如权利要求1所述的一种用于油藏评估采样的无源无线温度传感器，其特征在于：所述主体的正面设置一组四个薄片式按键以及一个数码显示屏。