专利名称：一种基于单片机的电导率和温度一体化传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及用于石油录井现场的电导率、温度的传感器技术，特别涉及一种基于单片机的电导率和温度一体化传感器。
背景技术：
钻井液参数的变化通常直接反映井下地层流体的活跃情况及井筒压力与地层压力的平衡情况，重视钻井液参数异常的预报，可以避免井喷、井漏等重大事故的发生，及时处理油气侵、盐侵、水侵，为顺利施工创造条件。井口探头式传感 器能更有效、便捷地进行钻井液参数检测，提高检测准确性，节约成本，降低劳动强度。在石油录井现场通过检测入口钻井液和出口钻井液的电导率、温度值的两个参数数据变化，定性划分水层、气水同层、油水同层有它独特的用途和作用。但是，这必须基于传感器测量灵敏度、准确度高和测量数据可靠的条件上才能够实现。传统的电导率传感器和温度传感器是分别单独测量钻井液的电导率和温度参数，因此，存在集成度低，不便于安装，测量精度不高等缺陷。发明内容本实用新型为了解决上述现有技术存在的缺陷，特别设计一种基于单片机的电导率和温度一体化传感器。本设计将电导率传感器和温度传感器集成在一个传感器探头中，采用先进的单片机技术，将电导率传感器和温度传感器探头测得的数据经过数据线传输至变送器部分，在变送器中，将采集到的数据信号经过一系列的硬件电路传输到单片机，经过单片机的处理和计算后以两路4-20mA的电流信号稳定输出。本实用新型由变送器、连接杆、传感器探头三部分组成。传感器探头主要采集待测液体的温度和电导率信号，连接杆里包裹着信号线和电源线，主要起到保护线缆的作用，变送器主要是将传输到的信号经过一系列的处理后以标准的电流信号输出。本实用新型采取的技术方案是一种基于单片机的电导率和温度一体化传感器，其特征在于，包括变送器、传感器探头和连接杆，所述传感器探头中安装有温度传感器和电导率传感器，连接杆的上端与变送器通过螺纹连接固定，连接杆的下端与传感器探头螺纹连接，温度传感器和电导率传感器的信号线在连接杆内与变送器的电路连接。本实用新型所产生的有益效果是采用本设计，将电导率、温度两种传感器合为一体，在提高了温度传感器和电导率传感器的测量精度和可靠性的同时，缩小了体积，减轻了重量，增强了温度传感器和电导率传感器在石油录井现场的实用性。同时，采用软件补偿技术也减少了温度传感器和电导率传感器在使用过程中对线性度的影响程度。
图1是本实用新型结构正视图。图2是本实用新型结构侧视图。图3是本实用新型结构仰视图。图4是本实用新型电原理图。
具体实施方式
[0012]为了更清楚的理解本实用新型，结合附图和实施例作进一步描述参照图1、图2和图3，一种基于单片机的电导率和温度一体化传感器包括变送器1、传感器探头2和连接杆3，所述传感器探头2中安装有温度传感器2-1和电导率传感器2-2，连接杆3的上端与变送器I通过螺纹连接固定，连接杆3的下端与传感器探头2螺纹连接，温度传感器2-1和电导率传感器2-2的信号线在连接杆3内与变送器I的电路连接，形成电导率和温度一体化传感器。参照图4，本设计的变送器I的电路包括单片机U1、第一隔离变压器Tl、第二隔离变压器T2、第一放大器U2、第二放大器U3及放大电路U4，其中，电导率传感器2-2的第一探头A和第二探头B通过第一隔离变压器Tl与第二放大器U3连接，第二放大器U3与单片机Ul连接，电导率传感器2-2的第三探头C和第四探头D通过第二隔离变压器T2与第一放大器U2连接，第一放大器U2与单片机Ul连接，温度传感器2-1的探头E通过放大电路U4与单片机Ul连接。实施例本实用新型的单片机Ul采用80C51F005芯片；第一放大器U2和第二放大器U3均采用TL0741芯片；放大电路U4采用LM2902芯片；温度传感器2_1采用PT100温度传感器。电导率传感器2-2的第一探头A、第二探头B、第三探头C和第四探头D设为环形(如图1所示)。本实用新型的电导率检测原理电导率传感器2-2通过传感器探头2置于泥浆池内，变送器I内部的单片机Ul (80C51F005)产生一个275Hz正弦波信号，这个信号不随外部电压、温度、负载等因素的变化而变化，幅度和频率都十分稳定，经过第二放大器U3(TL0741)和第一隔离变压器Tl送到电导率传感器的第一探头A和第二探头B (不锈钢环)，第三探头C和第四探头D (不锈钢环)经过泥浆电阻将正弦波信号传输到第二隔离变压器T2的输入端,该第二隔离变压器T2的输出端将信号送到第一放大器U2 (TL0741),将信号处理后，接入单片机Ul (80C51F005)的接口，将模拟信号转换为数字信号，这个信号与泥浆的电阻率有关，单片机Ul将转换得到的数字信号根据原电路的非线性特点进行变换形成4-20mA直流电流(参见图4)。本实用新型的温度检测原理温度传感器2-1 (PT100)通过传感器探头2置于泥浆池内，用三线制与电桥相接，温度传感器2-1的探头E随温度的变化电阻值会发生线性变化，通过形成的相应输出电压变化，经放大电路U4 (LM2902)处理后，由单片机Ul(C8051F005)输出4-20mA直流电流(参见图4)。根据上述说明，结合本领域技术可实现本实用新型的方案。
权利要求1.一种基于单片机的电导率和温度一体化传感器，其特征在于，包括变送器(I)、传感器探头(2 )和连接杆(3 )，所述传感器探头(2 )中安装有温度传感器(2-1)和电导率传感器(2-2),连接杆(3)的上端与变送器(I)通过螺纹连接固定，连接杆(3)的下端与传感器探头(2)螺纹连接，温度传感器(2-1)和电导率传感器(2-2)的信号线在连接杆(3)内与变送器(O的电路连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于单片机的电导率和温度一体化传感器，其特征在于，所述的变送器(I)的电路包括单片机U1、第一隔离变压器Tl、第二隔离变压器T2、第一放大器U2、第二放大器U3及放大电路U4，其中，所述的电导率传感器(2-2)的第一探头A和第二探头B通过第一隔离变压器Tl与第二放大器U3连接，第二放大器U3与单片机Ul连接，电导率传感器(2-2)的第三探头C和第四探头D通过第二隔离变压器T2与第一放大器U2连接，第一放大器U2与单片机Ul连接，所述的温度传感器(2-1)的探头E通过放大电路U4与单片机Ul连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于单片机的电导率和温度一体化传感器，其特征在于，所述的单片机Ul采用80C51R)05芯片。
4.根据权利要求2所述的一种基于单片机的电导率和温度一体化传感器，其特征在于，所述的第一放大器U2和第二放大器U3均米用TL0741芯片。
5.根据权利要求2所述的一种基于单片机的电导率和温度一体化传感器，其特征在于，所述的放大电路U4采用LM2902芯片。
6.根据权利要求1所述的一种基于单片机的电导率和温度一体化传感器，其特征在于，所述的温度传感器(2-1)采用PTlOO温度传感器。
7.根据权利要求1或权利要求2所述的一种基于单片机的电导率和温度一体化传感器，其特征在于，所述的电导率传感器(2-2)的第一探头A、第二探头B、第三探头C和第四探头D设为环形。
专利摘要本实用新型涉及用于石油录井现场的电导率、温度的传感器技术，特别涉及一种基于单片机的电导率和温度一体化传感器。本设计包括变送器、传感器探头和连接杆，所述传感器探头中安装有温度传感器和电导率传感器，连接杆的上端与变送器通过螺纹连接固定，连接杆的下端与传感器探头螺纹连接，温度传感器和电导率传感器的信号线在连接杆内与变送器的电路连接。采用本设计，在提高了温度传感器和电导率传感器的测量精度和可靠性的同时缩小传感器体积，增强了温度传感器和电导率传感器在石油录井现场的实用性。同时，采用软件补偿技术也减少了温度传感器和电导率传感器在使用过程中对线性度的影响程度。
文档编号G01D21/02GK202853657SQ201220498110
公开日2013年4月3日 申请日期2012年9月26日 优先权日2012年9月26日
发明者董灵彦, 刘青, 元欐, 阎治全, 徐森, 刘海越 申请人:天津陆海石油设备系统工程有限责任公司