CN215573083U - 一种采集装置及基于流体介质的测试设备 - Google Patents

Abstract

实用新型涉及数据采集技术领域，具体涉及一种采集装置及基于流体介质的测试设备，一种采集装置，包括，第一采集单元，连接第一数模转换单元，用以获取第一采集信号，并将第一采集信号输出至第一数模转换单元，第二采集单元，连接第一数模转换单元，用以获取第二采集信号，并将第二采集信号输出至第一数模转换单元，第一数模转换单元对第一采集信号和第二采集信号做转换并输出；第三采集单元，连接第二转换单元，用以获取第三采集信号，并将第三采集信号输出至第二转换单元，第二转换单元对第三采集信号做处理并输出；处理单元，分别连接第一数模转换单元、第二转换单元，用以根据第一采集信号、第二采集信号、第三采集信号形成处理信号输出。

Description

一种采集装置及基于流体介质的测试设备

技术领域

本实用新型涉及数据采集技术领域，具体涉及一种采集装置及基于流体介质的测试设备。

背景技术

传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。流量传感器、压力传感器和温度传感器是目前应用数量最多、应用范围最广的3种传感器，广泛应用于石油、化工、矿产、交通等工业领域，现有的温压、压力、流量传感器使用时，传感器之间都是独立分体方式，同一条管路上需要检测流量、压力和温度数据时，需要分别单独安装三个不同的传感器。在空间狭小的工况下安装十分不利，同时整个传感器的费用成本也高。原因是分体的传感器体积比较大，需要安装在管路的各个位置以及各种过程连接方式，每个传感器都有单独的壳体和内部电路，从而造成成本的增加。

实用新型内容

针对现有技术的缺陷，本实用新型提供一种采集装置及基于流体介质的测试设备，具体地。

一方面，本公开提供一种采集装置，其中，包括，

第一采集单元，连接第一数模转换单元，用以获取第一采集信号，并将所述第一采集信号输出至所述第一数模转换单元，

第二采集单元，连接第一数模转换单元，用以获取第二采集信号，并将所述第二采集信号输出至所述第一数模转换单元，所述第一数模转换单元对所述第一采集信号和所述第二采集信号做转换并输出；

第三采集单元，连接第二转换单元，用以获取第三采集信号，并将所述第三采集信号输出至所述第二转换单元，所述第二转换单元对所述第三采集信号做处理并输出；

处理单元，分别连接所述第一数模转换单元、第二转换单元，用以根据所述第一采集信号、第二采集信号、第三采集信号形成处理信号输出。

优选地，上述的一种采集装置，其中，所述第一采集单元为温度传感器。

优选地，上述的一种采集装置，其中，所述第二采集单元为压力传感器。

优选地，上述的一种采集装置，其中，所述第三处理单元包括第一超声传感器振子和第二超声传感器振子，所述第一超声传感器振子和第二超声传感器振子分别连接所述第二转换单元。

优选地，上述的一种采集装置，其中，还包括信号隔离单元，连接所述处理单元的输出端。

优选地，上述的一种采集装置，其中，还包括电能隔离单元，用以形成匹配所述第一采集装置、第二采集装置、第三采集装置的电压信号输出。

另一方面，本申请再提供一种基于流体介质的测试设备，其中，包括一采集装置和一用于提供流体介质流动的管体，于所述管体表面分别设置有第一采集装置和第二采集装置、第一超声传感器振子、第二超声传感器振子，第一超声传感器振子和第二超声传感器振子设置于第一采集装置和第二采集装置两端；

通信单元，用以分别获取第一采集装置和第二采集装置、第一超声传感器振子、第二超声传感器振子的采集数据并传输至预定终端。

与现有技术相比，本申请的有益效果是：

将第一采集单元、第二采集单元、第三采集单元集成于同一采集装置中。通过双通道输入ADC的第一数模转换单元同时接收第一采集单元和第二采集单元的采集信号，通过第二转换单元接收第三采集单元的采集信号，分别形成与采集信号匹配的数字信号输出至处理单元，处理单元根据数字信号形成与之匹配的温度、压力和流量信号输出。使用上述技术方案可以使设备现场安装更加方便简洁，整个传感器体积小巧，即使是在空间狭小的情况下也可以安装，采用多传感器单壳体和单处理器的方式大大降低了生产成本。

附图说明

图1为本申请实施例公开的一种采集装置的结构示意图；

图2为本申请实施例公开的一种基于流体介质的测试设备结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一

如图1所示，一方面，本公开提供一种采集装置，其中，包括，

第一采集单元，连接第一数模转换单元，用以获取第一采集信号，并将所述第一采集信号输出至所述第一数模转换单元，进一步地，第一采集单元为温度传感器，示意性地，温度传感器包括温度传感器探头，温度传感器探头可为热电阻传感器，传感器的电阻会随着温度呈线性变化。第一数模转换单元为双通道输入ADC，可以同时采集温度信号和压力信号。

第二采集单元，连接第一数模转换单元，用以获取第二采集信号，并将所述第二采集信号输出至所述第一数模转换单元，所述第一数模转换单元对所述第一采集信号和所述第二采集信号做转换并输出；所述第二采集单元为压力传感器，示意性地，压力传感器可为扩散硅传感器，第一数模转换单元对扩散硅传感器施加恒压源或者恒流源信号，扩散硅传感器输出电压信号，电压信号的大小与压力值呈线性变化。根据该电压信号的变化可以获取到压力值。第一数模转换单元可由AD7792芯片形成。第一数模转换单元将电阻信号和电压信号转换为数字信号。

第三采集单元，连接第二转换单元，用以获取第三采集信号，并将所述第三采集信号输出至所述第二转换单元，所述第二转换单元对所述第三采集信号做处理并输出；进一步地，所述第三处理单元包括第一超声传感器振子和第二超声传感器振子，所述第一超声传感器振子和第二超声传感器振子分别连接所述第二转换单元。

第三采集单元的工作原理是：第二转换单元发送脉冲信号至第一超声传感器振子，第一超声传感器振子将脉冲信号转换为超声信号传输至被测介质，然后通过管路内壁反射到第二超声传感器振子，第二超声传感器振子再将接收到的超声信号转换为脉冲信号传输至第二转换单元，第二转换单元收到脉冲计算出声音在被测介质中第一飞行的时间TOF1，第二转换单元再次发送脉冲信号至第二超声传感器振子，第二超声传感器振子将脉冲信号转化为超声信号传输至被测介质，通过管路内壁反射到第一超声传感器振子，第一超声传感器振子再将接收到的超声信号转换为脉冲信号传输至第二转换单元，第二转换单元收到脉冲信号计算出声音在被测介质中的第二飞行时间TOF2，根据第一飞行时间TOF1和第二飞行时间TOF2计算形成飞行时间差TD＝TOF2-TOF1，时间差TD会随着介质流速的增大而增大，且是线性变化的关系。根据该时间差信号做线性化计算处理便可以得到实时流量。第二转换单元用于将时间信号转换为数字信号。

处理单元，分别连接所述第一数模转换单元、第二转换单元，用以根据所述第一采集信号、第二采集信号、第三采集信号形成处理信号输出。处理单元可由单片机STM32F103CBT6形成，处理单元的预先内置采集周期，根据采集周期形成采集控制信号控制第一采集单元、第二采集单元、第三采集单元获取当前的所述第一采集信号、第二采集信号、第三采集信号。处理单元通过SPI接口获取第一数模单元内部寄存器存储的第一采集信号、第二采集信号，处理单元读取到第一数模单元内部寄存器信号后做线性化计算处理，便可以得到实际的温度、压力值。处理单元通过SPI接口读取第三采集单元内部寄存器存储的时间差数字信号，做线性化计算处理便可以得到实时流量。

上述技术方案中，通过将第一采集单元、第二采集单元、第三采集单元集成于同一采集装置中。通过双通道输入ADC的第一数模转换单元同时接收第一采集单元和第二采集单元的采集信号，通过第二转换单元接收第三采集单元的采集信号，分别形成与采集信号匹配的数字信号输出至处理单元，处理单元根据数字信号形成与之匹配的温度、压力和流量信号输出。使用上述技术方案可以使设备现场安装更加方便简洁，整个传感器体积小巧，即使是在空间狭小的情况下也可以安装，采用多传感器单壳体和单处理器的方式大大降低了生产成本。

作为进一步优选实施方案，上述的一种采集装置，其中，还包括，

信号隔离单元，连接所述处理单元的输出端。用以将处理单元输出的UART信号转化为RS485信号输出。

电能隔离单元，用以形成匹配所述第一采集装置、第二采集装置、第三采集装置的电压信号输出。

通过增加信号隔离单元和电能隔离单元，可以使信号传输的可靠性大大提升。另第三采集单元采用外贴式超声波传感器，无需接触被测介质，从而避免了传感器探头对管路流体的压力损耗，同时减少了传感器被测量介质的腐蚀和磨损。

实施例二

如图2所示，另一方面，本申请再提供一种基于流体介质的测试设备，其中，包括一种采集装置1和一采集装置和一用于提供流体介质流动的管体2，于所述管体表面1分别设置有第一采集装置11和第二采集装置12、第一超声传感器振子13、第二超声传感器振子14，第一超声传感器振子13和第二超声传感器振子14设置于第一采集装置11和第二采集装置12两端；

通信单元(图中未标注)，用以分别获取第一采集装置11和第二采集装置12、第一超声传感器振子13、第二超声传感器振子14的采集数据并传输至预定终端。

一种基于流体介质的测试设备的工作原理是：于管体内有介质流动的状态下，第一采集装置获取当前介质的温度信号，第二采集装置获取当前介质的压力信号，第一超声传感器振子和第二超声传感器振子获取当前介质的流量信号，采集装置的处理单元将温度信号、压力信号和流量信号进行计算并分别形成对应的温度值、压力值和流量值，温度值、压力值和流量值通过通信单元输出至外部的终端设备。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种采集装置，其特征在于，包括，

第一采集单元，连接第一数模转换单元，用以获取第一采集信号，并将所述第一采集信号输出至所述第一数模转换单元，

第二采集单元，连接第一数模转换单元，用以获取第二采集信号，并将所述第二采集信号输出至所述第一数模转换单元，所述第一数模转换单元对所述第一采集信号和所述第二采集信号做转换并输出；

第三采集单元，连接第二转换单元，用以获取第三采集信号，并将所述第三采集信号输出至所述第二转换单元，所述第二转换单元对所述第三采集信号做处理并输出；

处理单元，分别连接所述第一数模转换单元、第二转换单元，用以根据所述第一采集信号、第二采集信号、第三采集信号形成处理信号输出。

2.根据权利要求1所述的一种采集装置，其特征在于；所述第一采集单元为温度传感器。

3.根据权利要求1所述的一种采集装置，其特征在于；所述第二采集单元为压力传感器。

4.根据权利要求1所述的一种采集装置，其特征在于；所述第三处理单元包括第一超声传感器振子和第二超声传感器振子，所述第一超声传感器振子和第二超声传感器振子分别连接所述第二转换单元。

5.根据权利要求1所述的一种采集装置，其特征在于；还包括信号隔离单元，连接所述处理单元的输出端。

6.根据权利要求1所述的一种采集装置，其特征在于；还包括电能隔离单元，用以形成匹配所述第一采集装置、第二采集装置、第三采集装置的电压信号输出。

7.一种基于流体介质的测试设备，其特征在于，包括权利要求1至6任意项所述的采集装置和一用于提供流体介质流动的管体，于所述管体表面分别设置有第一采集装置和第二采集装置、第一超声传感器振子、第二超声传感器振子，第一超声传感器振子和第二超声传感器振子设置于第一采集装置和第二采集装置两端；

通信单元，用以分别获取第一采集装置和第二采集装置、第一超声传感器振子、第二超声传感器振子的采集数据并传输至预定终端。

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