一种无线型低功耗流量传感器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及石油钻录井勘探领域，尤其涉及一种无线型低功耗流量传感器。
【背景技术】
[0002]流量传感器用于测量石油钻井泥浆流量相对变化，利用泥浆流体连续性原理和伯努利方程，以及档板受力的分析，可得出流量与传感器档板摆动幅度之间的函数关系，并以电阻器的阻值变化线性反映档板的角位移，从而测得泥浆流量的相对变化。目前，石油钻录井现场大多采用有线方式进行传感器数据的采集和传输，但实际井场环境恶劣，铺设有线电缆受到井场设备的制约，安装拆卸工作量大，整个布线过程非常复杂，不利于现场灵活施工的需要，同时使得石油钻录井现场的传感器数据的采集和传输的成本非常高。因此，根据以上所述的现状，非常有必要提出一种无线型的低功耗流量传感器。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型提供一种无线型低功耗流量传感器，能够实时测量钻井液泥浆流体的流量信息，并将这些信息进行处理后无线传输到接收终端，实现对目标信息的监测，为井场钻录井工作提供重要依据，提高了钻录井质量和工作效率，降低了成本，可靠性高。
[0004]为了达到上述目的，本实用新型提供一种无线型低功耗流量传感器，包含:电性连接的传感器变送器模块和无线传输模块；
[0005]传感器变送器模块实时测量钻井液泥浆流体的流量信息并传输给无线传输模块，无线传输模块将接收到的信号进行处理后通过无线方式传输给外部接收终端，同时无线传输模块为传感器变送器模块供电；
[0006]所述的无线传输模块包含:
[0007]控制单元，其控制整个无线传输模块的工作；
[0008]电源单元，其电性连接控制单元，提供稳定的电源；
[0009 ]电池单元，其电性连接电源单元，提供电能；
[0010]供电控制单元，其电性连接控制单元、电源单元和传感器变送器模块，为传感器变送器模块提供工作电压，并可根据控制单元的指令实现传感器变送器模块在工作模式和休眠模式中切换；
[0011]无线通信单元，其电性连接控制单元，并与外部接收终端通过无线网络连接，将控制单元获得的信号通过无线网络发送给外部接收终端。
[0012]所述的传感器变送器模块包含:
[0013]电源模块，其电性连接无线传输模块中的供电控制单元，将供电控制单元提供的工作电压转换为直流稳定电源；
[0014]恒流源模块，其电性连接电源模块，根据电源模块输出的直流稳定电源，向分压电路输出稳定电流；
[0015]分压电路，其电性连接恒流源模块，检测处理得到与流量对应的微弱电压差分信号；
[0016]信号处理模块，其电性连接电源模块、分压电路和无线传输模块，对分压电路输出的微弱电压差分信号进行处理，输出对应的低电压模拟信号。
[0017]所述的无线传输模块还包含:A/D采样单元，其电性连接控制单元和传感器变送器模块中的信号处理模块，该A/D采样单元采集信号处理模块输出的低电压模拟信号，传输给控制单元进行解析。
[0018]所述的无线传输模块还包含:电性连接控制单元的温度采集单元，实时采集无线传输模块的温度信息。
[0019]所述的无线传输模块还包含:电性连接控制单元的时间采集单元，实时检测当前时间。
[0020]所述的分压电路是定值电阻和流量传感器电阻器组成的电桥。
[0021 ]所述的供电控制单元包含MOSFET管和三极管，M0SFET管的漏极连接传感器变送器模块中的电源模块，栅极和源极之间连接有第二电阻，源极连接电源单元的输出端，栅极通过第一电阻连接三极管的集电极，三极管的发射极接地，三极管的基极连接控制单元;当控制单元输出控制信号为高电平时，三极管导通进而使MOSFET管的源极和漏极导通，向传感器变送器模块提供工作电压，使传感器变送器模块处于工作模式；当控制单元输出控制信号为低电平时，该三极管不导通，而使MOSFET管的源极和漏极的压差不满足阈值要求，因此不会向传感器变送器模块提供工作电压，使传感器变送器模块处于休眠模式。
[0022]所述的电池单元包含太阳能电池和可充电锂电池，晴天时太阳能电池给无线传输模块供电，使整个系统正常工作，并且可以由太阳能电池给可充电锂电池充电，阴天时太阳能电池不能正常工作，则由可充电锂电池给无线传输模块供电，使整个系统正常工作。
[0023]所述的电源单元包含电性连接电池单元的DC/DC电源变换电路，以及电性连接DC/DC电源变换电路的低压差线性温度电源变换电路。
[0024]本实用新型与现有技术相比具有以下优点:
[0025 ] 1、传感器变送器模块输出电压为1-2.5 V，整个无线型低功耗流量传感器耗电电流小于等于3mA，可以很大程度地提高仪表的可靠性，保证钻录井质量。
[0026]2、能实时采集钻井液泥浆流体的流量，并将传感器变送器模块输出的电压信号进行处理、发送到接收终端，达到对钻井液流量的实时监测，为井场钻录井工作提供重要依据。
[0027]3、无需通过井场布线，减少了为进行传感器信息采集、传输而进行的大量准备工作，提高了石油钻录现场的工作效率，降低了工作成本。
【附图说明】
[0028]图1是本实用新型提供的一种无线型低功耗流量传感器的电路框图。
[0029]图2是供电控制单元的电路图。
【具体实施方式】
[0030]以下根据图1?图2，具体说明本实用新型的较佳实施例。
[0031]如图1所示，本实用新型提供一种无线型低功耗流量传感器，包含:电性连接的传感器变送器模块I和无线传输模块2，传感器变送器模块I实时测量钻井液泥浆流体的流量信息并传输给无线传输模块2，无线传输模块2将接收到的信号进行处理后通过无线方式传输给外部接收终端3，同时无线传输模块2为传感器变送器模块I供电。
[0032]所述的传感器变送器模块I包含:
[0033]电源模块101，其电性连接无线传输模块2;
[0034]恒流源模块102，其电性连接电源模块101;
[0035]分压电路103，其电性连接恒流源模块102 ；
[0036]信号处理模块104，其电性连接电源模块11、分压电路103和无线传输模块2。
[0037]所述的无线传输模块2包含:
[0038]控制单元201;
[0039]电源单元202，其电性连接控制单元201 ；
[0040]电池单元203，其电性连接电源单元202 ；
[0041 ] 供电控制单元204，其电性连接控制单元201、电源单元202和传感器变送器模块I中的电源模块101;
[0042]A/D采样单元205，其电性连接控制单元201和传感器变送器模块I中的信号处理模块 104;
[0043]无线通信单元208，其电性连接控制单元201，并与外部接收终端3通过无线网络连接；
[0044]温度采集单元207，其电性连接控制单元201；
[0045]时间采集单元208，其电性连接控制单元201。
[0046]所述电源模块1I接收无线传输模块2中供电控制单元204提供的8.4V电源，供流量传感器正常工作，该电源模块101通过超低功耗低压降线性稳压器(例如TPS76030集成芯片)转换和线性变换，输出+3V的直流稳压，为传感器变送器模块I提供稳定的供电电源。
[0047]所述恒流源模块102为三端可调电流源芯片(例如LM134集成芯片)，并采用一个二极管(例如1N457 )做温度补偿，有较强的抗干扰能力，该恒流源模块102接收电源模块101输出的+3V直流电源，仅通过一个可调节外部电阻输出1.6mA的恒定电流。
[0048]所述分压电路103(流量传感器电阻器接入端)为电桥，该电桥包含定值电阻和流量传感器电阻器，流量传感器挡板在电桥中以流量传感器电阻器的形式表现，分压电路103接收所述恒流源模块102提供的1.6mA稳定电流，通过电桥(进行分压处理得到传感器流量对应的微弱电压差分信号。无线型低功耗流量传感器利用泥浆流体连续性原理和伯努利方程，以及流量传感器档板受力的分析，可得出流量与流量传感器档板摆动幅度之间的函数关系，它以电阻器的阻值变化形式线性反映档板的角位移，从而可通过测量流量传感器电阻器的阻值测得泥浆流量的相对变化，当钻井液泥浆流体流量很小时，流量传感器挡板被钻井液泥浆流体冲开的角度很小，对应于流量传感器电阻器的电阻很小，则流量信号在分压电路中的电压也很小；当钻井液泥浆流体流量很大时，流量传感器挡板被钻井液泥浆流体冲开的角度很大(最大90° )，对应于流量传感器电阻器的电阻很大，则流量信号在分压电路中的电压很大，通过流量传感器电阻器检测处理得到与流量对应的微弱电压差分信号；
[0049]所述信号处理模块104接收分压电路103的微弱电压差分信号，该信号处理模