一种海洋工程设备用信号检测电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及信号检测以及控制技术领域，尤其涉及一种海洋工程设备的信号检测 和控制。
【背景技术】
[0002] 海洋工程设备通过专用电缆与海水中的被测设备连接，正常情况下，专用电缆内 的信号线与信号公共线在被测设备内通过导线连接，而一旦专用电缆被拖船扯断或被螺 旋桨切断，这时专用电缆内部芯线将浸泡在海水中，由于海水有较强的导电能力，因此如何 准确快速判断专用电缆中信号线与信号公共线之间是正常情况下的导线短接或是被切断 后的海水短接，是判断海洋工程设备与被测设备是否正常连接的重要依据。
[0003] 现有海洋工程设备中的信号采集装置其中一路信号采集电路组成框图如图1所 示，信号线L与比较器A的同相输入端连接，则比较器A的同相输入端电压U+等于信号线L 上被采到的电压Un，同时信号线L通过电阻R75 (电阻值为3. 2K Ω )与直流5v地DC5VGND连 接；信号公共线LGND通过电阻R112 (电阻值为1.2ΚΩ)与直流5v正极DC5V+连接；分压电 阻R92 (电阻值为2K Ω )和R74 (电阻值为3K Ω )对直流5v进行分压得到基准电压Uni= 3v， 将基准电压Uni接入到比较器A的反相输入端U。
[0004]
[0005] 式中馬为X区（海水或导线）信号线L与信号公共线LGND之间的等效电阻。
[0006] 当X区中的信号线L与信号公共线LGND在被测设备内用导线短接时，馬电阻值近 似为〇,根据公式I可得出U +等于3. 64v，U +大于基准电压U "的3v ;
[0007] 当X区为空气时，即信号线L与信号公共线LGND断开，馬电阻值为无穷大，根据公 式I可得出U +等于0v，小于基准电压U "的3v ;
[0008] 当X区为海水时，信号线L与信号公共线LGND被海水短接，为了与导线短接的情 况区分开，则信号线L上被采到的电压仏必须小于3v，即U +必须小于3v，根据公式I可得 出馬必须大于0. 93ΚΩ。由于海水在外加 5v电压，限流电阻4. 4ΚΩ (R 75+R112)情况下仍然 具有较强的导电能力，一般情况下阻值均大于IK Ω，但是海水导电离子浓度稍微偏高或其 他异常状况就很容易造成X区内的海水等效电阻小于IK Ω，这样就会造成信号采集结果和 信号线L与信号公共线LGND由导线短接时的采集结果一样，这样海洋工程设备就会误判与 被测设备仍然正常连接。
[0009] 通过上述情况分析可知，现有海洋工程设备上的信号采集装置没有有效利用海水 的导电特性，使得判断信号线L和信号公共线LGND之间是导线短接或者是海水短接非常困 难，存在误判的问题，轻则使装备间的通信异常，重则会造成海洋工程设备内的电源模块损 坏，甚至对海洋工程设备所在的平台造成安全事故。
【发明内容】
[0010] 鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种海洋工程设备用信号采集装置，用以解决 现有海水短接和导线短接的误判问题，提高了海洋工程设备工作的安全性。
[0011] 本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
[0012] -种海洋工程设备用信号检测装置，其特征在于，所述装置包括分压器、放大器、 和比较器，所述分压器获得不大于〇. 6伏的第一电压；该第一电压输入至所述放大器的同 相输入端，信号线通过第一电阻（R3)连接至所述放大器的反向输入端，第二电阻（R 4)的两 端分别连接所述放大器的反向输入端和所述放大器的输出端；所述放大器的输出端（U1)连 接所述比较器的同向输入端，第三电阻（R 5)与第四电阻（R6)对24伏电压进行分压得到第 二电压连接至所述比较器的反向输入端，根据比较器的输出确定所述信号线与信号公共线 之间的介质类型。
[0013] 优选的，当所述放大器输出端电压小于所述第二电压时，确定所述信号线与信号 公共线之间的介质为海水或空气；当所述放大器输出端电压大于所述第二电压时，确定所 述信号线与公共线之间的介质为导线连接。
[0014] 优选的，所述分压器为第五电阻（R1)和第六电阻（R2)对24伏电压分压，所述第五 电阻与所述第六电阻的比值大于等于39。
[0015] 优选的，所述第五电阻和所述第六电阻均为千欧母量级的电阻。
[0016] 优选的，所述第一电阻的阻值为十欧母量级或者百欧母量级，所述第二电阻与所 述第一电阻的比值大于50。
[0017] 优选的，所述第三电阻和所述第四电阻的阻值为百千欧母量级，所述第三电阻与 所述第四电阻比值为2. 2 :1，此时装置运行时功耗低。
[0018] 优选的，所述第二电压大于等于2伏且小于等于20伏。
[0019] 优选的，所述第二电压等于16伏。
[0020] 本发明有益效果如下：信号采集装置能够快速准确检测出信号线与信号公共线之 间是断开、导线短接或者是海水短接，从而准确、快速、可靠的判断设备互连状态，使海洋工 程设备的专用电缆被切断时快速做出反应。
[0021] 本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变 得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明 书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
【附图说明】
[0022] 附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图 中，相同的参考符号表不相同的部件。
[0023] 图1为海洋工程设备中现有信号采集装置的一路信号采集电路组成图；
[0024] 图2为本发明的海洋工程设备中信号采集装置的一路信号采集电路组成图。
【具体实施方式】
[0025] 下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并 与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。
[0026] 本发明的基本原理就是基于海水在小电压下表现出的绝缘特性而设计出了一种 准确、可靠和快速的海洋工程设备中的信号采集装置。
[0027] 新型的信号采集装置其中一路信号采集电路如图2所示，包括由电阻M5PR 2组成 的分压器，电阻R3、R4和运算放大器Al组成的放大器，以及有电阻R 5、R6和比较芯片A2组 成的比较器，其特征是在分压器和比较器之间设有放大器，将信号线上的小电压放大后再 和基准电压进行比较，这样使基准电压的选取范围更大，而且比直接用信号线上的小电压 与基准电压比较更为明显，从而提高判断的精确度。
[0028] 信号公共线LGND为直流24v地线，选用阻值为kQ级的分压电阻况、R2),按R 1: R2S 39的比值对接入直流24v电压进行分压，获得不大于0. 6v的电压，将该电压连接到放 大器Al的同相输入端信号线L通过放大电阻R3与反相输入端连接；放大电阻私的 阻值为几十~几百Ω，电阻R4按照R 4:R3大于50的比值选取，并连接在放大器Al的反向输 入端C/T和输出端U 1之间；放大器Al的输出电压连接到比较器A2的同相输入端妈，选取 阻值为几百k Ω阻值的分压电阻R5、R6，分压电阻RjP R6比值的选取原则是，分压电阻R 5和 R6对直流24v电压进行分压得到的基准电压与放大器Al的输出电压相比较，能够明显区分 出信号线L和信号公共线LGND之间是何种连接介质，并将该基准电压接入到比较器A2的 反相输入端。
[0029] 根据下面公式II进行判断信号线L和信号公共线LGND之间为何种连接介质：
[0030]
[0031] 式中：巧为放大器Al的反相输入端电压，！^为放大器Al的输出电压，Rx为信号 线L和信号公共线LGND之间的等效连接电阻。
[0032] 当由公式II得出的放大器Al输出端电压U1小于基准电压％时，信号线L和信号 公共线LGND之间为空气或海水；
[0033] 当由公式II得出的放大器Al输出端电压U1大于基准电压珥时，信号线L和信号 公共线LGND之间为导线连接。
[0034] 以下为优选实施方式：
[0035] 第一步：该信号采集装置第一部分为分压器，为信号线L上提供一个小电压，比如 0. 6v以下，这时即使信号线L和信号公共线LGND浸泡在海水中，也不会产生很强的电离反 应，本装置选取小电压典型值〇. 2v ;由于信号采集装置外接电源为直流24v，因此分压器通 过电阻RJPR2对直流24v进行分压，RJPR 2阻值的选取应该在ΚΩ级，这样无论信号线 L和信号公共线LGND之间是导线还是海水，分压器与信号线L和信号公共线LGND形成的 通路上只有mA级的电流，不会消耗大量功率而导致发热，也不会对海水产生较强的电离反 应，同时设计R 1 = R2= 110 :1，可获得大约〇. 2v的小电压，该电压接到运放Al的同相输入 端；根据运算放大器的"虚短"特性，得出运放Al的反相输入端也具有与同相输入端相等的 0. 2v小电压，即在信号线L和信号公共线LGND在断开时，信号线L上具有0. 2v的小电压；
[0036] 第二步：该信号采集装置的第二个部分为放大器，本装置选取&与R 3的典型比 值为R4 =