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1電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1壓力采集模塊壓力傳感器的工作原理是通過(guò)施加壓力的變化，改變傳感器測(cè)量元件的電阻值，而傳感器內(nèi)部根據(jù)電橋原理，使輸出電壓跟與被測(cè)壓力值線(xiàn)性關(guān)系，來(lái)得到被測(cè)電壓的數(shù)值。另外還有智能壓力傳感器，具有出色的信息處理能力，這主要是通過(guò)微處理器進(jìn)行測(cè)量溫度，由此可見(jiàn)智能壓力傳感器是硬件電路和軟件程序結(jié)合的產(chǎn)物。

1.2電源模塊部分電源為各種電子系統(tǒng)與設(shè)備提供動(dòng)力，電源系統(tǒng)出故障，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)電子設(shè)備不能正常工作，因此電源性能直接影響系統(tǒng)與設(shè)備的工作質(zhì)量和效率。儀器需要穩(wěn)定的電壓，設(shè)計(jì)電源模塊成為保證設(shè)備可靠工作的必要工作。

1.3CPU控制系統(tǒng)由于石油鉆井深度能夠達(dá)到數(shù)千米，井下溫度超過(guò)120℃。油井下環(huán)境非常復(fù)雜，要求數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)必須能夠?qū)崟r(shí)、快速地處理采集的數(shù)據(jù)，還具有耐高溫以及很好的抗干擾能力。采用C8051單片機(jī)器件采集井下時(shí)間、溫度，并通過(guò)TBS總線(xiàn)接收壓力，流量，持水率等數(shù)據(jù)參數(shù)。選擇C8051F040作為主控芯片，了解其與各模塊的接口技術(shù)，設(shè)計(jì)微控制器電路，并進(jìn)行設(shè)計(jì)仿真，以及各部分電路實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)證電路結(jié)構(gòu)后，設(shè)計(jì)原理圖、PCB板、焊接調(diào)試電路，并編寫(xiě)控制各模塊的程序，完成主控芯片和外圍電路設(shè)計(jì)，及軟硬件調(diào)試工作。

2硬件整體設(shè)計(jì)

此設(shè)備需要下放到油井下，需要采集的參數(shù)為溫度和實(shí)時(shí)時(shí)間，接收的參數(shù)為壓力`,流量，持水率。設(shè)備下井后，工作電壓為35V，通過(guò)改變向油井下供電電壓，由繼電器來(lái)控制井下儀器的開(kāi)傘與收傘，系統(tǒng)由中國(guó)石油測(cè)井公司提供專(zhuān)用電池。儀器下井后先開(kāi)傘，再進(jìn)入采集狀態(tài)，開(kāi)傘后，向井下儀器發(fā)命令，下發(fā)的命令為0x82（持水率），0x8（0流量），0x84（壓力），每間隔40ms下發(fā)一個(gè)命令，循環(huán)發(fā)送，下發(fā)的命令通過(guò)TXD，經(jīng)TBS端送到下面掛接的儀器。下面儀器收到命令后自動(dòng)上傳，上傳的數(shù)據(jù)（三個(gè)參數(shù)）由TBS端進(jìn)入，經(jīng)WESN-SC-001模塊解調(diào)通過(guò)TXD進(jìn)入CPU，選擇合適的波特率，把數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到FLASH存儲(chǔ)器中，工作40天后停止采集，收傘。本設(shè)備的工作方式為CPU處于持續(xù)工作狀態(tài)，其他外圍電路處于間歇工作狀態(tài)，每5分鐘喚醒一次，每次工作時(shí)間可以調(diào)整。設(shè)計(jì)了USB接口，用于硬件和軟件調(diào)試，調(diào)試完成后去中國(guó)石油測(cè)井公司做實(shí)驗(yàn)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試。

3結(jié)語(yǔ)

隨著全球工業(yè)對(duì)石油需求的越來(lái)越大，比較容易的勘探目標(biāo)己經(jīng)陸續(xù)發(fā)現(xiàn)，所以現(xiàn)在很多石油公司都轉(zhuǎn)向?qū)毫迎h(huán)境的目標(biāo)進(jìn)行勘探，所以對(duì)測(cè)試儀器的要求也越來(lái)越高。因此本文研究探討了存儲(chǔ)式井下數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)方面的原理和技術(shù)，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行電路設(shè)計(jì)及軟件開(kāi)發(fā)，實(shí)施實(shí)踐方案，符合當(dāng)前我國(guó)測(cè)試儀器發(fā)展方向，具有重要的意義

作者：候彬彬單位：西安石油大學(xué)