一种用于油井动液面深度检测的信号处理电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于油井动液面深度检测的信号处理电路，包括声音信号采集放大单元，所述声音信号采集放大单元用于对检测到的声音信号进行放大和整形；驻极体话筒将检测到的声音信号送给音频功放，经放大处理之后，然后通过电解电容滤去其中的直流成分，最后通过第一输出端口和第二输出端口输出。其显著效果是：本实用新型运行稳定、可靠，保证了高质量的音频信号处理，有效地滤除了声音信号功放输出的直流叠加量，保证了最终整个装置输出的声音信号真实，减少了失真、移频等现象。
【专利说明】—种用于油井动液面深度检测的信号处理电路
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种油井动液面深度检测【技术领域】，尤其涉及一种用于油井动液面深度检测的专用声音信号处理电路。
【背景技术】
[0002]随着现代油田科技的不断进步，油井动液面检测技术得到了很大的发展。目前，比较成熟的传统油井动液面深度检测方法可分为:浮筒法，其工艺操作简便，数据直观，但不能在带有压力的环空油井中测试；压力计探测法，其适用于一切油水井，但须保证压力计停点至少有3个点在液面以下，施工周期长；示功图法，它可进行连续计算，但受到惯性、振动及摩擦载荷的影响；物质平衡法，其通过测试环空中的气体排量折算出油井动液面，但折算过程并不精确。这些方法能实时监控跟踪油井动液面的变化，但往往油井环形空间狭窄，液面偏深，声波信号衰减幅度大，最终难以进行精确检测，也是制约油井供应能力、油田科学发展的瓶颈。
[0003]我们在研究中发现生活中的一个有趣现象:乐师在吹奏长号时，通过拉动套管发出不同音高的声音。长号又称拉管，在拉动套管时会改变所连入的乐管长度，进而改变管内空气的固有频率，空气柱振动特点是管子越长，则频率越低，反之亦然。这意味着管乐器声乐频率可以反映乐管的长度。而油井套管与长号的管筒有着相似的形状，那么可以通过测油井管柱声场固有频率来测油井动液面深度。为此，我们提出一种基于管柱声场模型的油井动液面深度检测方法。
[0004]而采用此方法测量油井动液面的深度，首先需要解决的就是声音信号的处理问题。目前市场上的绝大多数音频信号处理器针对的是家用或者娱乐市场，对于工业上的应用极少。况且应用于油井动液面检测，这些处理器在进行音频处理时，会出现失真、移频的现象，在对音频信号从时域到频域的转换时会造成较大的误差，对测量精度造成非常大的影响。
[0005]综上所述，这里急需一款专门的用于油井动液面检测的声音信号处理装置。实用新型内容
[0006]针对现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种用于油井动液面深度检测的专用声音信号处理电路，将驻极体检测到的微弱声音电信号，经过放大之后形成能够被处理器识别和处理的电压信号，并且能够提升声音信号的处理质量，减少失真、移频等现象。
[0007]为达到上述目的，本实用新型表述一种用于油井动液面深度检测的信号处理电路，其关键在于:包括电源转换单元和声音信号采集放大单元；所述电源转换单元用于将外部输入电源转换为声音信号处理单元所需的正电源和负电源，所述声音信号采集放大单元用于对检测到的声音信号进行放大和整形；
[0008]所述声音信号采集放大单元设置有拾音器、集成运放、第一输出端口和第二输出端口，拾音器的第二引脚经电容Cl连接集成运放的反相输入端，拾音器的第一引脚经电阻R2连接集成运放的正相输入端，集成运放的输出端经电容C8分别与第一输出端口的第一引脚和第二输出端口的第一引脚连接，集成运放的反相输入端还经电阻Rl接地，在集成运放的输出端与正相输入端之间连接有电阻R4 ;拾音器的第二引脚还经电阻R3连接正电源，拾音器的第一引脚还分别与第一输出端口的第二引脚和第二输出端口的第二引脚连接，在正电源与接地端之间还并行联接有电解电容C2与电解电容C3，在负电源与接地端之间还并行联接有电解电容C4与电解电容C5。
[0009]为了给声音信号处理单元提供稳定可靠的工作电源，所述电源转换单元包括电源插口、电源开关、稳压模块和正负电源输出模块，所述电源转换单元包括电源插口、电源开关、稳压模块和正负电源输出模块，所述稳压模块的第一引脚经电源开关与电源插口的第二引脚连接，稳压模块的第二引脚与电源插口的第一引脚连接，稳压模块的第三引脚与正负电源输出模块的第一引脚连接，稳压模块的第一引脚与第二引脚之间连接有电解电容C6，稳压模块的第二引脚与第三引脚之间连接有电解电容C7 ;正负电源输出模块的第二引脚与稳压模块的第二引脚连接，正负电源输出模块的第四引脚为所述声音信号采集放大单元的负电源，第五引脚接地，第六引脚为所述声音信号采集放大单元的正电源。
[0010]为了保证信号处理电路稳定可靠的运行，在所述电源转换单元上连接有欠压检测单元，所述欠压检测单元用于对输入的外接电源进行低压检测，并给出LED灯提示信号；
[0011]所述欠压检测单元包括三极管Ql和三极管Q2，三极管Ql的集电极连接电源插口的第二引脚，三极管Ql的发射极经电阻R8串联发光二极管D2后接电源插口的第一引脚，三极管Ql的基极与三极管Q2的集电极连接，在三极管Q2的集电极串联电阻R5与电源插口的第二脚相连，三极管Q2的发射极与电源插口的第一引脚相连，三极管Q2的基极串联电阻R6后与稳压二极管Dl的正极相连，稳压二极管Dl的负极接电源插口的第二引脚，稳压二极管Dl的正极还经电阻R7与电源插口的第一引脚连接。
[0012]为了控制成本和保证声音信号采集放大电路对音频信号的处理质量，所述拾音器为驻极体话筒，所述集成运放采用TDA2030a音频功放模块，所述电阻R3和电阻R4均为可变电阻。
[0013]实际运用时，为了提高电源转换单元输出电压的精度，所述稳压模块采用LM7805集成稳压器，所述正负电源输出模块采用A0512S芯片。
[0014]本实用新型的显著效果是:通过电源转换部分提供了稳定可靠的工作电源，并采用欠压检测部分对输入的电源电压进行检测，保证了整个系统的稳定、可靠地运行；声音信号放大部分采用专用的音频功放芯片，保证了高质量的音频信号处理，并且在输出端采用直流滤波电容，有效地滤除了声音信号功放输出的直流叠加量，保证了最终整个装置输出的声音信号真实，减少了失真、移频等现象。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型的声音信号采集放大电路原理图；
[0016]图2是本实用新型的电源转换与欠压检测电路原理图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】以及工作原理作进一步详细说明。[0018]参见附图1-2，一种用于油井动液面深度检测的信号处理电路，包括电源转换单元和声音信号采集放大单元；所述电源转换单元用于将外部输入电源转换为声音信号处理单元所需的正电源输入VSS和负电源输入-VSS，所述声音信号采集放大单元用于对检测到的声音信号进行放大和整形；
[0019]所述声音信号米集放大单兀设置有拾音器、集成运放U1、第一输出端口 OUTl和第二输出端口 0UT2,拾音器的第二引脚经电容Cl连接集成运放Ul的反相输入端,拾音器的第一引脚经电阻R2连接集成运放Ul的正相输入端，集成运放Ul的输出端经电容C8分别与第一输出端口 OUTl的第一引脚和第二输出端口 0UT2的第一引脚连接，集成运放Ul的反相输入端还经电阻Rl接地，在集成运放Ul的输出端与正相输入端之间连接有电阻R4 ;拾音器的第二引脚还经电阻R3连接正电源VSS，拾音器的第一引脚还分别与第一输出端口 OUTl的第二引脚和第二输出端口 0UT2的第二引脚连接，在正电源VSS与接地端GND之间还并行联接有电解电容C2与电解电容C3，在负电源-VSS与接地端GND之间还并行联接有电解电容C4与电解电容C5。
[0020]作为优选，所述拾音器为驻极体话筒，所述集成运放Ul采用TDA2030a音频功放模块，所述电阻R3和电阻R4均为可变电阻。TDA2030a具有如下特点:外接元件非常少；输出功率大；采用超小型封装，可提高组装密度；开机冲击极小；内含各种保护电路。
[0021]驻极体话筒、TDA2030a音频功放、电阻R1-R4和电容C1-C5、直流滤波电容C8以及两个声音信号输出通道OUTl和0UT2构成了图中所示音频信号放大处理电路。其中电解电容C2与电解电容C3并联组成工作电源滤波电路，对电路的正电源输入VSS进行电源滤波；电解电容C4与电解电容C5并联组成滤波电路，对电路的负电源输入-VSS进行电源滤波，以提升输入的工作电源的质量。驻极体话筒将检测到的声音信号送给TDA2030a音频功放，经放大处理之后，然后通过电容C8滤去其中的直流成分，最后通过输出通道OUTl和0UT2输出。
[0022]参见附图2，所述电源转换单元包括电源转换电路，该电源转换电路包括电源插口、电源开关、稳压模块和正负电源输出模块，图中POWER插口即为电源插口，Switch开关即为电源开关，所述POWER插口的第一引脚接9V外接电源的负极，第二引脚接9V外接电源的正极，所述POWER插口的第二引脚与Switch开关的第二引脚连接,Switch开关的第三引脚与稳压模块的第一引脚连接，稳压模块的第三引脚与正负电源输出模块的第一引脚连接，正负电源输出模块的第二引脚经稳压模块的第二脚与POWER插口的第一引脚连接；稳压模块的第一引脚与第二引脚连接有电解电容C6，稳压模块的第二引脚与第三弓丨脚之间连接有电解电容C7 ;第四引脚为所述声音信号采集放大单元的负电源输入-VSS，第五引脚接地，第六引脚为所述声音信号采集放大单元的正电源输入VSS。
[0023]从图2中可以看出，所述稳压模块采用LM7805集成稳压器，所述正负电源输出模块采用A0512S芯片。LM7805集成稳压器具有IA大电流输出、5V输出电压、多电路保护和输出晶体管SOA保护等特点。而A0512S芯片则具有工业级标准、IW额定输出功率定电压输入、非稳压输出、隔离电压高和性能稳定可靠性高等特点。
[0024]通过Power插口从外部引入9V外接电源9VCC、9GND，并通过Switch开关进行开启/关断控制，将引入的外接电源经过LM7805稳压模块稳压成5V直流电压输出，并在LM7805输入端和输出端采用滤波电解电容C6和C7进行电源滤波，以提升输出电源的质量；然后再采用A0512S正负电源输出模块将稳压后的高质量+5V直流电源转换成可供所述的声音信号米集放大部分的±12V工作电源输出。
[0025]从图2还中可以看出，在所述电源转换单元上连接有欠压检测单元，所述欠压检测单元用于对输入的外接电源进行低压检测，并给出LED灯提示信号；
[0026]所述欠压检测单元包括三极管Ql和三极管Q2，三极管Ql的集电极连接电源插口的第二引脚，三极管Ql的发射极经电阻R8串联发光二极管D2后接电源插口的第一引脚，三极管Ql的基极与三极管Q2的集电极连接，在三极管Q2的集电极串联电阻R5与电源插口的第二脚相连，三极管Q2的发射极与电源插口的第一引脚相连，三极管Q2的基极串联电阻R6后与稳压二极管Dl的正极相连，稳压二极管Dl的负极接电源插口的第二引脚，稳压二极管Dl的正极还经电阻R7与电源插口的第一引脚连接。
[0027]欠压检测电路输入检测电压为电源转换部分的输入电压9VCC、9GND，通过两个NPN三极管Ql和Q2、稳压二极管D1、发光LED灯D2、电容和电阻构成欠压检测电路。稳压二极管Dl和电阻R7构成欠压检测回路，三极管Q2和电阻R5构成中间回路，发光LED灯D2、电阻R8和三极管Ql构成欠压提示回路，电阻R6作为欠压检测回路和中间回路的桥梁。欠压检测回路将检测到的欠压信号进过中间回路，控制欠压提示回路的LED灯D2进行欠压指
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【权利要求】
1.一种用于油井动液面深度检测的信号处理电路，其特征在于:包括电源转换单元和声音信号采集放大单元；所述电源转换单元用于将外部输入电源转换为声音信号处理单元所需的正电源(VSS)和负电源(-VSS)，所述声音信号采集放大单元用于对检测到的声音信号进行放大和整形； 所述声音信号米集放大单兀设置有拾音器、集成运放(Ul)、第一输出端口(OUTl)和第二输出端口(0UT2)，拾音器的第二引脚经电容Cl连接集成运放(Ul)的反相输入端，拾音器的第一引脚经电阻R2连接集成运放(Ul)的正相输入端，集成运放(Ul)的输出端经电容CS分别与第一输出端口(OUTl)的第一引脚和第二输出端口(0UT2)的第一引脚连接，集成运放(Ul)的反相输入端还经电阻Rl接地，在集成运放(Ul)的输出端与正相输入端之间连接有电阻R4;拾音器的第二引脚还经电阻R3连接正电源(VSS)，拾音器的第一引脚还分别与第一输出端口(OUTl)的第二引脚和第二输出端口(0UT2)的第二引脚连接，在正电源(VSS)与接地端(GND)之间还并行联接有电解电容C2与电解电容C3，在负电源(-VSS)与接地端(GND)之间还并行联接有电解电容C4与电解电容C5。
2.根据权利要求1所述的一种用于油井动液面深度检测的信号处理电路，其特征在于:所述电源转换单元包括电源插口、电源开关、稳压模块和正负电源输出模块，所述稳压模块的第一引脚经电源开关与电源插口的第二引脚连接，稳压模块的第二引脚与电源插口的第一引脚连接，稳压模块的第三引脚与正负电源输出模块的第一引脚连接，稳压模块的第一引脚与第二引脚之间连接有电解电容C6，稳压模块的第二引脚与第三弓丨脚之间连接有电解电容C7 ;正负电源输出模块的第二引脚与稳压模块的第二引脚连接,正负电源输出模块的第四引脚为所述声音信号采集放大单元的负电源(-VSS)，第五引脚接地，第六引脚为所述声音信号米集放大单兀的正电源(VSS)。
3.根据权利要求2所述的一种用于油井动液面深度检测的信号处理电路，其特征在于:在所述电源转换单元上连接有欠压检测单元，所述欠压检测单元用于对输入的外接电源进行低压检测，并给出LED灯提示信号； 所述欠压检测单元包括三极管Ql和三极管Q2，三极管Ql的集电极连接电源插口的第二引脚，三极管Ql的发射极经电阻R8串联发光二极管D2后接电源插口的第一引脚，三极管Ql的基极与三极管Q2的集电极连接，在三极管Q2的集电极串联电阻R5与电源插口的第二脚相连，三极管Q2的发射极与电源插口的第一引脚相连，三极管Q2的基极串联电阻R6后与稳压二极管Dl的正极相连，稳压二极管Dl的负极接电源插口的第二引脚，稳压二极管Dl的正极还经电阻R7与电源插口的第一引脚连接。
4.根据权利要求2所述的一种用于油井动液面深度检测的信号处理电路，其特征在于:所述拾音器为驻极体话筒，所述集成运放(Ul)采用TDA2030a音频功放模块，所述电阻R3和电阻R4均为可变电阻。
5.根据权利要求2所述的一种用于油井动液面深度检测的信号处理电路，其特征在于:所述稳压模块采用LM7805集成稳压器，所述正负电源输出模块采用A0512S芯片。
【文档编号】E21B47/047GK203669854SQ201420004293
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年1月3日 优先权日:2014年1月3日
【发明者】周伟, 许奎, 李太福, 易军, 辜小花, 张元涛, 贾威, 韩琦, 熊茜 申请人:重庆科技学院