专利名称：低功耗管道压力数据记录仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种数据记录装置，特别是涉及一种用于各种管道系统施工质量
验收的强度和严密性试验中压力数据检测的低功耗管道压力数据记录仪。
背景技术：
目前国内外压力管道试压基本上还未使用电子压力数据记录仪来进行，也未有专 门的生产厂家进行生产，基本上都采用机械压力表试压，人工判断。现有的压力测试仪器 存在的主要缺点是1、对压力数据只有简单采集、记录功能，数据分析依赖其它计算机(PC 机)进行；2、需要单独的供电电源，无法实现低功耗；3、数据传输系统不灵活；4、仪表校验 复杂，时间长；5、数据记录时间短；6、仪表操作使用繁琐。现有的仪表压力数据的采集、记 录和结果判断是在不同的设备上进行的，造成大量的人力、财力和物力的浪费，也会延长施 工进度。原有仪表一般都采用单一存储芯片，在系统出现不正常工作的情况下，容易发生数 据丢失和数据混乱的情况。由于频繁使用同一个存储芯片，也会縮短存储芯片的使用寿命。 原有仪表存储芯片一般采用EEPROM芯片，该芯片容量小，耗电量也大，频繁操作不利于实 现仪表的低功耗功能以及长时间数据的连续记录。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种结构简单，适用范围广泛，能有效的对管道压力数 据进行检测和分析处理的低功耗管道压力数据记录仪。
本实用新型的目的是通过下列技术方案实现的低功耗管道压力数据记录仪，包
括外壳、外壳内部的元器件面板和外部的压力传感器，外壳内部还包括一个为元器件面板
和压力传感器提供电源的电池电源，其中压力传感器和元器件面板电连接。 所述元器件面板包括控制处理系统和分别与控制处理系统电连接的数据存储系
统、数据显示器、数据传输系统和时钟系统，压力传感器通过一个电源升压器与电池电源电
连接，电源升压器与控制处理系统电连接。 压力传感器与控制处理系统之间设置有一个信号放大器，信号放大器通过电源升 压器与电池电源电连接。 外壳外部设置有一个温度传感器，温度传感器与控制处理系统电连接。 数据存储系统包括一个主存储器和一个次存储器。 所述主存储器为一个flash芯片，所述次存储器为一个铁电存储芯片。 所述数据传输系统通过其一侧的数据接口与外部设备连接。 所述数据接口可以是USB串行接口，也可以是无线蓝牙接口，或者是以太网接口。
从本实用新型的结构特征可以看出，其优点在于取数方便快速，无需专用设备， 只需一根数据线，即可实现与PC机或现笔记本电脑的数据传输，能节省大量的时间和人力 物力，施工速度大幅加快；本实用新型属低功耗产品，采用电池供电，仪表可连续工作时间 在3 年，非常适用于无电源且经常移动的地方；本实用新型将现有的设备加以创造性的组合，取得了最佳的技术效果，而且体积小，重量轻，记录时间长且数据能长期保存；由于采 用了双存储器的设置，数据不容易丢失；产品采用模块式组装，实现了维护的方便，快速； 仪表具有独立的时间系统，无须依赖外部其他时间系统；本实用新型仪表压力数据的采集、 记录和结果判断可以在同一个仪表上实现。
图1为本实用新型的结构示意图 其中附图标记l是外壳2是元器件面板 5是控制处理系统 8是数据传输系统 ll是信号放大器 14是次存储器
6是数据存储系统 9是时钟系统 12是温度传感器 15是数据接口
3是压力传感器 7是数据显示器 IO是电源升压器 13是主存储器
4是电池电源
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步的说明 优选实施例 低功耗管道压力数据记录仪，包括外壳1、外壳1内部的元器件面板2和外部的压 力传感器3，外壳1内部还包括一个为元器件面板2和压力传感器3提供电源的电池电源 4，其中压力传感器3和元器件面板2电连接。 所述元器件面板2包括控制处理系统5和分别与控制处理系统5电连接的数据存 储系统6、数据显示器7、数据传输系统8和时钟系统9，压力传感器3通过一个电源升压器 10与电池电源4电连接，电源升压器10与控制处理系统5电连接。 压力传感器3与控制处理系统5之间设置有一个信号放大器11，信号放大器11通 过电源升压器10与电池电源4电连接。 外壳1外部设置有一个温度传感器12，温度传感器12与控制处理系统5电连接。 数据存储系统6包括一个主存储器13和一个次存储器14。 所述主存储器13为一个flash芯片，所述次存储器14为一个铁电存储芯片。 所述数据传输系统8通过其一侧的数据接口 15与外部设备连接。 所述数据接口 15可以是USB串行接口，也可以是无线蓝牙接口，或者是以太网接□。 本实用新型的工作过程描述如下 将本实用新型的压力传感器与待测管道(或其他压力容器)相连接，压力传感器 将管道内的压力值转换成相应的电信号值，该电信号通过信号放大器放大后，再送入控制 处理系统进行相应处理，数据处理完毕后，该数据同时送入数据存储系统进行存储。同时该 数据也送入数据显示器进行显示。至此，作为本实用新型的整个数据采集、处理、存储、显示 处理完毕。另外本实用新型的数据还可以根据需要通过数据传输系统传至计算机(PC机) 上进行进一步的处理。上面这一切工作能有条不紊，有序连续的工作，都是在控制处理系统 控制之下完成的。 本实用新型的数据处理系统能及时的在记录仪上完成管道压力强度及严密性是否合格的判断工作，以前的相应仪表压力数据的采集、记录和结果判断是在不同的设备上 进行的，这是目前所有相应仪表均不具备的功能，我们将该技术称为该仪表的数据结果预 判断技术，简称预判技术。采用本实用新型后，仪表在相应规范规定的时间段内采集并记录 到管道压力数据后，不是必须要将该仪表的记录数据传给相关计算机才能分析出管道试压 结果是否合格的结论，而是本实用新型自身已具备管道试压数据的分析功能，能在施工现 场立刻得出该管道试压是否合格的结论，施工单位因等待管道试压结果的结论而需等待的 时间可以縮短为零。施工单位根据该结论立刻就可决定该管道下一步的施工工作。避免了 原有仪表因自身无法分析数据，必须借助计算机才能作出管道试压结果的结论，而给施工 单位所带来的一切不便和浪费。对全国而言，这是一笔巨大的财富节约。由于该技术的使 用，使得管道压力数据的记录、分析和处理功朝专业化，自动化方向前进一大步。为该仪表 在管道压力数据方面的普及使用，具有重大的实际意义。 本实用新型系统内部可以在温度传感器和控制处理系统之间设置一个温度采集 分析电路，对需要温度补偿的管道试压结果提供温度补偿数据。 本实用新型的数据存储系统由双存储器构成，分为主存储器和次存储器。原有仪 表一般都采用单一存储芯片，在系统出现不正常工作的情况下，容易发生数据丢失和数据 混乱的情况。由于频繁使用同一个存储芯片，也会縮短存储芯片的使用寿命。原有仪表存储 芯片一般采用EEPROM芯片，该芯片容量小，耗电量也大，频繁操作不利于实现仪表的低功 耗功能以及长时间数据的连续记录。本实用新型采用了两个(主存储器，次存储器)不同存 储原理构成的存储芯片构成了本仪表数据记录的存储体系。主存储器采用flash芯片，该 芯片主要优点是容量大，外围电路少，断电不会丢失数据，所有功能能直接在3. 6V低电压 下完成。次存储器采用铁电存储芯片，该芯片主要优点是读写速度极快，工作时芯片功耗 极低，几乎无使用次数限制(可达一亿亿次以上)，同样具有断电不会丢失数据，能在3. 6V 低电压下工作。由于本实用新型要求数据采集，存储的高可靠、低功耗性，也由于本仪表本 身具备数据结果预判功能，从而需要更加频繁的操作数据，操作存储器。上述数据存储体系 很好地解决了仪表系统的这些要求。仪表正常工作时，频繁采集的数据就会临时存放在次 存储器中，当所有数据采集完毕后，需要预判结果时，其数据提取和存放都在次存储器中进 行。由于次存储器的优点，完成数据的这些存储操作，对整个系统的耗电量极少，操作速度 快，对存储器的使用寿命几乎没有任何影响。当所有数据采集完毕后，仪表系统会自动可靠 的将该所有数据一次全部转存到主存储器中，并在次存储器中留有该全部数据的副本，以 供系统操作使用，这样进一步的提高了数据存储的可靠性。实际上主存储器就只起了一个 大容量、长时间数据存储库的作用。这样就避免了主存储器对系统功耗的影响(在未使用 主存储器时，主存储器是完全没有供电的。)，也大大的延长了主存储器的使用时间。以燃 气管道一次完整的试压过程为例，由于使用了这样的数据存储体系，对主存储器的操作次 数由原来的400次左右降为一次，显著的改善了系统的存储性能和耗电量。尤其对数据的 长时间连续存储，其性能改善更为明显。该存储系统数据的连续存储时间可扩充性好，一般 都可达几年甚至十年以上。确保了系统数据存储的高可靠性。 整个仪表系统可以采用由锂电池供电，由于系统进行了整体低功耗设计以及采用 了先进的电源管理技术，故系统工作耗电量极低。在不更换电池的情况下，仪表一般都可连 续工作3-5年。[0035] 本实用新型的数据传输系统可由USB接口电路构成，也可由无线蓝牙接口电路构 成，也可由以太网接口电路构成。 控制处理系统是整个仪表系统的核心部分，协调系统各部分有序运行。时钟系统 为系统数据采集提供定时以及为整个仪表提供时间、日期值。 本实用新型的电池电源的工作过程控制描述如下 本实用新型总的供电电源采用3.6V锂电池供电，其供电系统分为两路，一路通过 电源升压器把3. 6V的电池电压升压到10V左右的直流电压作为压力传感器和信号放大器 的供电电源。另一路(为3.6V供电系统)直接接入控制处理系统电源引脚，通过控制处理 系统输入输出引脚(简称I/0 口脚)作为温度传感器、时钟系统、数据存储系统、数据显示 器、数据传输系统的供电电源。正是由于采用了控制处理系统控制芯片的1/0引脚给仪表 的其他系统供电这一新的供电方法(这是以前仪表所没有的供电新方法)，极大的简化了 仪表供电管理的难度，减少了系统供电管理元器件，极大的降低系统运行功耗。 比如原有系统采用单独的电源管理芯片或电路给各个子系统供电，因电源芯片会 增加系统生产成本，同时电源芯片和电源管理电路自身都会耗电，(有时间间隔及长时间记 录要求的仪表)其平均耗电量有时会达到系统总耗电量的70%以上。从成本和耗电量两个 方面来考虑，原有仪表均尽可能少的采用电源芯片和供电电路来管理整个仪表系统的供电 系统，这样又会产生新的问题，那就是一个供电芯片或一个供电电路需要给若干个子系统 电路同时供电，比如一个供电芯片同时给数据存储系统、数据显示、数据传输系统等子系统 同时供电，但这些电路也许并不需要同时工作，如A/D转换电路工作时，数据存储系统、数 据显示、数据传输系统等电路并不需要同时工作，甚至在整个数据采集、记录期间，数据传 输系统都不需要工作。但由于是同一个供电芯片在提供电源，这些此时无须工作的电路也 会被动的消耗电能，尤其是每次上电时，还会给系统造成较大的冲击电流，影响仪表整体的 使用寿命。而本实用新型的供电方法是通过控制处理系统控制芯片的1/0引脚来给仪表各 相关芯片及电路供电，就彻底解决了原有仪表供电方法的不足之处。每一个子系统(如温 度传感器、时钟系统、数据存储系统、数据显示、数据传输系统)都由控制处理系统芯片的 一个1/0引脚供电，这样就可以根据系统工作时的实际情况，由控制处理系统芯片通过控 制I/O引脚的通断来实现给需要工作的电路供电，此时无须工作的电路就彻底停止供电， 确保电能的有效使用，从而降低了系统的功耗。通过这种由控制处理系统芯片引脚供电的 方法，就可以取消专门的电源管理芯片，也可避免器件同时上电给系统带来较大的冲击电 流。 本实用新型整体电源工作过程是，当压力传感器，信号放大器需要工作时由控制 处理系统芯片发出控制信号给电压升压器，电压升压器立刻升压进入正常工作状态给压力 传感器，信号放大器提供电源，当压力传感器，信号放大器工作完毕后(一般工作时间小于 50ms)，控制处理系统芯片再立即发出新的控制信号立刻关断电压升压器使其停止工作，进 入不耗能状态。除压力传感器，信号放大器外，本实用新型的的所有其他电路都由控制处 理系统芯片直接控制自己的1/0引脚直接供电，当仪表系统的其它相应电路需要电源工作
时，控制处理系统芯片就直接控制自己相应的i/o供电引脚接通电源给相应电路供电，对
此时不需要供电的电路或系统，控制处理系统芯片就关断相应的1/0供电引脚停止供电， 从而达到系统节能，降低系统功耗的目的。[0041] 本说明书中公开的所有特征，除了互相排斥的特征以外，均可以以任何方式组合。 本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙 述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只 是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。 以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本 实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型 的保护范围之内。
权利要求低功耗管道压力数据记录仪，包括外壳(1)、外壳(1)内部的元器件面板(2)和外部的压力传感器(3)，其特征在于外壳(1)内部还包括一个为元器件面板(2)和压力传感器(3)提供电源的电池电源(4)，其中压力传感器(3)和元器件面板(2)电连接。
2. 根据权利要求1所述的低功耗管道压力数据记录仪，其特征在于所述元器件面板(2) 包括控制处理系统(5)和分别与控制处理系统(5)电连接的数据存储系统(6)、数据显 示器(7)、数据传输系统(8)和时钟系统(9)，压力传感器(3)通过一个电源升压器(10)与 电池电源(4)电连接，电源升压器(10)与控制处理系统(5)电连接。
3. 根据权利要求1或2所述的低功耗管道压力数据记录仪，其特征在于压力传感器(3) 与控制处理系统(5)之间设置有一个信号放大器(ll)，信号放大器(11)通过电源升压 器(10)与电池电源(4)电连接。
4. 根据权利要求1或2所述的低功耗管道压力数据记录仪，其特征在于外壳(1)外部 设置有一个温度传感器(12)，温度传感器(12)与控制处理系统(5)电连接。
5. 根据权利要求2所述的低功耗管道压力数据记录仪，其特征在于数据存储系统(6) 包括一个主存储器(13)和一个次存储器(14)。
6. 根据权利要求5所述的低功耗管道压力数据记录仪，其特征在于所述主存储器(13) 为一个flash芯片，所述次存储器(14)为一个铁电存储芯片。
7. 根据权利要求2所述的低功耗管道压力数据记录仪，其特征在于所述数据传输系统 (8)通过其一侧的数据接口 (15)与外部设备连接。
8. 根据权利要求7所述的低功耗管道压力数据记录仪，其特征在于所述数据接口 (15) 可以是USB串行接口 ，也可以是无线蓝牙接口 ，或者是以太网接口 。
专利摘要本实用新型为一种低功耗管道压力数据记录仪，涉及一种数据记录装置。本实用新型的目的是提供一种结构简单，适用范围广泛，能有效的对管道压力数据进行检测和分析处理的低功耗管道压力数据记录仪。本实用新型的目的是通过下列技术方案实现的低功耗管道压力数据记录仪，包括外壳、外壳内部的元器件面板和外部的压力传感器，外壳内部还包括一个为元器件面板和压力传感器提供电源的电池电源，其中压力传感器和元器件面板电连接。本实用新型主要应用于各种管道压力数据的检测记录和分析处理。
文档编号G01L19/08GK201476933SQ20092030868
公开日2010年5月19日 申请日期2009年8月24日 优先权日2009年8月24日
发明者赵国忠 申请人:赵国忠