一种油气管道阴极保护参数测试仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种油气管道阴极保护参数测试仪，属于油气管道安全领域。所述测试仪包括电源、测量值处理电路、处理器、存储器、电流切换电路、键盘、以及显示屏，处理器分别与测量值处理电路、存储器、键盘、显示屏连接，电源分别与测量值处理电路、处理器、显示屏连接；测量值处理电路包括电流采样电路、电流模数转换芯片、电流隔离电路、电压采样电路、电压滤波电路、电压放大电路、电压模数转换芯片、电压隔离电路，电流采样电路、电流模数转换芯片、电流隔离电路、处理器依次连接，电压采样电路、电压滤波电路、电压放大电路、电压模数转换芯片、电压隔离电路、处理器依次连接。本实用新型可以同时对多种阴极保护参数进行测量。
【专利说明】一种油气管道阴极保护参数测试仪
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及油气管道安全领域，特别涉及一种油气管道阴极保护参数测试仪。
【背景技术】
[0002]石油天然气工业是遭遇腐蚀破坏严重的行业之一。随着原油开发进入中后期，采出液综合含水率逐渐上升，采出液矿化度高，氯离子含量大，含有二氧化碳、硫化氢、溶解氧、泥沙和硫酸盐还原菌等微生物，加上高温、高压、流速及流态变化等相互作用，对油气管道造成严重腐蚀。
[0003]阴极保护技术是一种避免或减弱腐蚀发生的技术，可用于对油气管道的保护。当对油气管道采用阴极保护时，需要对阴极保护电位、管内电流、涂层电阻等阴极保护参数进行监测，确定管道防腐层的劣化情况和管道是否存在外部金属搭接，了解管道防腐的性能变化。但是目前还没有一种仪器能够同时测量这些油气管道阴极保护参数。
实用新型内容
[0004]为了解决现有技术的问题，本实用新型实施例提供了一种油气管道阴极保护参数测试仪。所述技术方案如下:
[0005]本实用新型实施例提供了一种油气管道阴极保护参数测试仪，适用于通过油气管道上设置的若干接线柱测量阴极保护参数，所述接线柱包括电位接线柱和电流接线柱，所述测试仪包括电源、测量值处理电路、处理器、存储器、电流切换电路、键盘、以及显示屏，所述处理器分别与所述测量值处理电路、所述存储器、所述键盘、所述显示屏连接，所述电源分别与所述测量值处理电路、所述处理器、所述显示屏连接；
[0006]所述测量值处理电路包括电流采样电路、电流模数转换芯片、电流隔离电路、电压采样电路、电压滤波电路、电压放大电路、电压模数转换芯片、电压隔离电路，所述电流接线柱、所述电流采样电路、所述电流模数转换芯片、所述电流隔离电路、所述处理器依次连接，所述电流接线柱或所述电位接线柱、所述电压采样电路、所述电压滤波电路、所述电压放大电路、所述电压模数转换芯片、所述电压隔离电路、所述处理器依次连接；
[0007]所述电源、所述电流切换电路、所述电流接线柱依次电连接。
[0008]在本实用新型一种可能的实现方式中，所述电流接线柱包括沿所述管道的中心线方向依次设置在所述管道上的第一电流接线柱、第二电流接线柱、第三电流接线柱和第四电流接线柱，所述电源、所述电流切换电路、所述电流采样电路串联在所述第一电流接线柱和所述第四电流接线柱之间，所述第二电流接线柱和第三电流接线柱分别与所述电压采样电路连接。
[0009]在本实用新型另一种可能的实现方式中，所述第一电流接线柱和第二电流接线柱之间的距离大于所述管道的周长，所述第三电流接线柱和第四电流接线柱之间的距离大于所述管道的周长。
[0010]在本实用新型又一种可能的实现方式中，所述电流切换电路包括大电流限流电阻、大电流切换继电器、大电流切换继电器驱动器、小电流限流电阻、小电流切换继电器、以及小电流切换继电器驱动器，所述小电流限流电阻与所述小电流切换继电器并联后与所述大电流切换继电器、所述大电流限流电阻串联，所述小电流切换继电器的线圈、所述小电流切换继电器驱动器、所述处理器依次连接，所述大电流切换继电器的线圈、所述大电流切换继电器驱动器、所述处理器依次连接。
[0011]在本实用新型又一种可能的实现方式中，所述电源包括移动电源、电池和充电电路，所述充电电路串联在所述移动电源和所述电池之间。
[0012]在本实用新型又一种可能的实现方式中，所述键盘包括电压测量按键和电流测量按键。
[0013]在本实用新型又一种可能的实现方式中，所述电压测量按键和所述电流测量按键采用电容式按键。
[0014]在本实用新型又一种可能的实现方式中，所述处理器通过总线与所述测量值处理电路、所述存储器、所述键盘、所述显示屏连接。
[0015]在本实用新型又一种可能的实现方式中，所述总线包括串行外接接口 3？1总线和内部集成电路12(:总线，所述处理器通过所述3？1总线与所述测量值处理电路、所述键盘、所述显示屏连接，所述处理器通过所述12(:总线与所述存储器连接。
[0016]在本实用新型又一种可能的实现方式中，所述测试仪还包括时钟电路，所述时钟电路连接在所述总线上。
[0017]本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是:
[0018]通过电源、测量值处理电路、处理器、电流切换电路、键盘、以及显示屏，可以同时对阴极保护电位、管内电流、涂层电阻等阴极保护参数进行测量。而且结构简单、成本低。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1是本实用新型实施例一提供的一种油气管道阴极保护参数测试仪的结构示意图；
[0021]图2是本实用新型实施例二提供的一种油气管道阴极保护参数测试仪的结构示意图；
[0022]图3是本实用新型实施例二提供的电流切换电路的示意图；
[0023]图4是本实用新型实施例二提供的测量阴极保护电位的示意图；
[0024]图5是本实用新型实施例二提供的测量管内电流的示意图；
[0025]图6是本实用新型实施例二提供的测量涂层电阻的示意图。
【具体实施方式】
[0026]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。
[0027]实施例一
[0028]本实用新型实施例提供了一种油气管道阴极保护参数测试仪，适用于通过油气管道上设置的若干接线柱测量阴极保护参数，接线柱包括电位接线柱和电流接线柱，参见图1，该测试仪包括电源1、测量值处理电路2、处理器3、存储器4、电流切换电路5、键盘6、以及显示屏7。
[0029]在本实施例中，处理器3分别与测量值处理电路2、存储器4、键盘6、显示屏7连接，电源1分别与测量值处理电路2、处理器3、显示屏7连接。
[0030]测量值处理电路2包括电流采样电路21、电流模数转换芯片22、电流隔离电路23、电压采样电路24、电压滤波电路25、电压放大电路26、电压模数转换芯片27、电压隔离电路28。电流接线柱、电流采样电路21、电流模数转换芯片22、电流隔离电路23、处理器3依次连接。电流接线柱或电位接线柱、电压采样电路24、电压滤波电路25、电压放大电路26、电压模数转换芯片27、电压隔离电路28、处理器3依次连接。
[0031]电源1、电流切换电路5、电流接线柱依次电连接。
[0032]需要说明的是，油气管路一般都很长，测试仪不可能同时对整段油气管路的阴极保护情况进行测试，因此该测试仪设计为便携式设备，只在油气管路的一小段上进行测试，因此只有在测试时，才将测量值处理电路2与电位接线柱或电流接线柱连接。也就是说，平时测试值处理电路2和电位接线柱或电流接线柱之间是没有进行连接的。
[0033]本实用新型实施例通过电源、测量值处理电路、处理器、电流切换电路、键盘、以及显示屏，可以同时对阴极保护电位、管内电流、涂层电阻等阴极保护参数进行测量。而且结构简单、成本低。
[0034]实施例二
[0035]本实用新型实施例提供了一种油气管道阴极保护参数测试仪，适用于通过油气管道上设置的若干接线柱测量阴极保护参数，接线柱包括电位接线柱和电流接线柱，参见图2，该测试仪包括电源1、测量值处理电路2、处理器3、存储器4、电流切换电路5、键盘6、以及显示屏7。
[0036]在本实施例中，处理器3分别与测量值处理电路2、存储器4、键盘6、显示屏7连接，电源1分别与测量值处理电路2、处理器3、显示屏7连接。
[0037]测量值处理电路2包括电流采样电路21、电流模数转换芯片22、电流隔离电路23、电压采样电路24、电压滤波电路25、电压放大电路26、电压模数转换芯片27、电压隔离电路28。电流接线柱、电流采样电路21、电流模数转换芯片22、电流隔离电路23、处理器3依次连接。电流接线柱或电位接线柱、电压采样电路24、电压滤波电路25、电压放大电路26、电压模数转换芯片27、电压隔离电路28、处理器3依次连接。
[0038]电源1、电流切换电路5、电流接线柱依次电连接。
[0039]可以理解地，这里对采样电路、模数转换芯片、隔离电路等进行电压、电流的限定，只是用来区分各个器件处理的是电流值还是电压值，并不是对各个器件进行限定。电流采样电路21、电流模数转换芯片22、电流隔离电路23用于测量接线柱处的电流值并进行处理，电压采样电路24、电压滤波电路25、电压放大电路26、电压模数转换芯片27、电压隔离电路28用于测量接线柱处的电压值并进行处理。
[0040]具体地，电流隔离电路23和电压隔离电路28可以采用光耦隔离。
[0041]需要说明的是，油气管路一般都很长，测试仪不可能同时对整段油气管路的阴极保护情况进行测试，因此该测试仪设计为便携式设备，只在油气管路的一小段上进行测试，因此只有在测试时，才将测量值处理电路2与接线柱连接。也就是说，平时测试值处理电路2和接线柱之间是没有进行连接的。
[0042]可选地，存储器4可以为狀1(1^111(10111 ^00688 1611101*7，易挥发性随机存取存储器
[0043]在本实施例的一种实现方式中，电流接线柱可以包括沿管道的中心线方向依次设置在管道上的第一电流接线柱、第二电流接线柱、第三电流接线柱和第四电流接线柱，电源、电流切换电路、电流采样电路串联在第一电流接线柱和第四电流接线柱之间，第二电流接线柱和第三电流接线柱分别与电压采样电路连接。
[0044]可选地，第一电流接线柱和第二电流接线柱之间的距离大于管道的周长，第三电流接线柱和第四电流接线柱之间的距离大于管道的周长。
[0045]在本实施例的另一种实现方式中，参见图3，电流切换电路5可以包括大电流限流电阻51、大电流切换继电器52、大电流切换继电器驱动器53、小电流限流电阻54、小电流切换继电器55、小电流切换继电器驱动器56。小电流限流电阻54与小电流切换继电器55并联后与大电流切换继电器52、大电流限流电阻51串联，小电流切换继电器52的线圈、小电流切换继电器驱动器53、处理器3依次连接，大电流切换继电器55的线圈、大电流切换继电器驱动器56、处理器3依次连接。
[0046]在本实施例的又一种实现方式中，电源1可以包括移动电源11、电池12和充电电路13，充电电路13串联在移动电源11和电池12之间。移动电源11 一方面可以通过充电电路13为电池12充电，延长电池12的使用时间，另一方面可以通过电流切换电路5提供不同电流大小的电能。
[0047]在本实施例的又一种实现方式中，键盘6可以包括电压测量按键和电流测量按键。
[0048]容易理解，电压测量按键用于控制处理器3接收电流采样电路21、电流模数转换芯片22、电流隔离电路23处理后的电流值。电流测量按键用于控制处理器3接收电压采样电路24、电压滤波电路25、电压放大电路26、电压模数转换芯片27、电压隔离电路28处理后的电压值。
[0049]可选地，电压测量按键和电流测量按键可以采用电容式按键。
[0050]可选地，键盘6还可以包括数字输入键，以便于向处理器3输入油气管道的长度、直径等计算所用的数值。
[0051]可选地，显示屏7可以采用液晶屏。
[0052]在本实施例的又一种实现方式中，处理器3通过总线与测量值处理电路2、存储器4、键盘6、显示屏7连接。
[0053]具体地，处理器3可以通过串口芯片接入总线。
[0054]可选地，总线可以包括3？1 (361^511，串行外接接口)总线和1111:6取'￡11:6(1 011-01111:,内部集成电路)总线。处理器3通过3？1总线与测量值处理电路2、键盘6、显示屏7连接，处理器3通过12(:总线与存储器4连接。
[0055]可选地，该测试仪还可以包括时钟电路，时钟电路连接在总线上。
[0056]下面简单介绍一下本实用新型实施例提供的油气管道阴极保护参数测试仪的工作原理:
[0057]当测量阴极保护电位时，参见图4，将参比电极(参比电极为现有的装置，如图4虚线框中的电路所示)与电压采样电路连接，获取电位接线柱处与参比电极之间的电压信号，并依次通过电压采样电路24、电压滤波电路25、电压放大电路26、电压模数转换芯片27、电压隔离电路28对电压信号进行采样、滤波、放大、滤波、放大、模数转换、隔离(模数转换芯片包含滤波、放大、模数转换三项处理)，处理器3将处理后得到的电压值传输到显示屏7显示。
[0058]当测量管内电流时，参见图5，移动电源11通过电流切换电路5为第一电流接线柱￡1和第二电流接线柱6之间依次提供电流值为0、第一电流值、第二电流值的电能。
[0059]每提供一种电流值的电能时，首先通过键盘6获取一次通过第一电流接线柱3和第二电流接线柱6的电流信号、第三电流接线柱0和第四电流接线柱(1之间的电压信号，然后依次通过电流采样电路21、电流模数转换芯片22、电流隔离电路23对电流信号进行采样、滤波、放大、模数转换、隔离(模数转换芯片包含滤波、放大、模数转换三项处理)，依次通过电压采样电路24、电压滤波电路25、电压放大电路26、电压模数转换芯片27、电压隔离电路28对电压信号进行采样、滤波、放大、滤波、放大、模数转换、隔离(模数转换芯片包含滤波、放大、模数转换三项处理)。接着，处理器3将处理后得到的电压值和电流值存储在存储器4中。
[0060]在三种电流值的电能都提供之后，处理器3对存储器4中存储的电压值和电流值，根据标定法管内电流的计算公式计算管内电流，并将计算结果显示在显示屏7上。
[0061]当测量涂层电阻时，参见图6，移动电源11通过电流切换电路5为油气管道通一次电，分别获取通电时和断电时接线柱处的电压信号和电流信号。
[0062]每获取一次电压信号和电流信号，首先依次通过电流采样电路21、电流模数转换芯片22、电流隔离电路23对电流信号进行采样、滤波、放大、模数转换、隔离(模数转换芯片包含滤波、放大、模数转换三项处理)，依次通过电压采样电路24、电压滤波电路25、电压放大电路26、电压模数转换芯片27、电压隔离电路28对电压信号进行采样、滤波、放大、滤波、放大、模数转换、隔离(模数转换芯片包含滤波、放大、模数转换三项处理其次，处理器3将处理后得到的电压值和电流值存储在存储器4中。
[0063]在通电时和断电时的电压信号和电流信号都获取之后，处理器3对存储器4中存储的电压值和电流值，根据涂层电阻的计算公式计算涂层电阻，并将计算结果显示在显示屏7上。
[0064]本实用新型实施例通过电源、测量值处理电路、处理器、电流切换电路、键盘、以及显示屏，可以同时对阴极保护电位、管内电流、涂层电阻等阴极保护参数进行测量。而且结构简单、成本低。
[0065]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种油气管道阴极保护参数测试仪，适用于通过油气管道上设置的接线柱测量阴极保护参数，所述接线柱包括电位接线柱和电流接线柱，其特征在于，所述测试仪包括电源、测量值处理电路、处理器、存储器、电流切换电路、键盘、以及显示屏，所述处理器分别与所述测量值处理电路、所述存储器、所述键盘、所述显示屏连接，所述电源分别与所述测量值处理电路、所述处理器、所述显示屏连接； 所述测量值处理电路包括电流采样电路、电流模数转换芯片、电流隔离电路、电压采样电路、电压滤波电路、电压放大电路、电压模数转换芯片、电压隔离电路，所述电流接线柱、所述电流采样电路、所述电流模数转换芯片、所述电流隔离电路、所述处理器依次连接，所述电流接线柱或所述电位接线柱、所述电压采样电路、所述电压滤波电路、所述电压放大电路、所述电压模数转换芯片、所述电压隔离电路、所述处理器依次连接； 所述电源、所述电流切换电路、所述电流接线柱依次电连接。
2.根据权利要求1所述的测试仪，其特征在于，所述电流接线柱包括沿所述管道的中心线方向依次设置在所述管道上的第一电流接线柱、第二电流接线柱、第三电流接线柱和第四电流接线柱，所述电源、所述电流切换电路、所述电流采样电路串联在所述第一电流接线柱和所述第四电流接线柱之间，所述第二电流接线柱和第三电流接线柱分别与所述电压采样电路连接。
3.根据权利要求2所述的测试仪，其特征在于，所述第一电流接线柱和第二电流接线柱之间的距离大于所述管道的周长，所述第三电流接线柱和第四电流接线柱之间的距离大于所述管道的周长。
4.根据权利要求1-3任一项所述的测试仪，其特征在于，所述电流切换电路包括大电流限流电阻、大电流切换继电器、大电流切换继电器驱动器、小电流限流电阻、小电流切换继电器、以及小电流切换继电器驱动器；所述小电流限流电阻与所述小电流切换继电器并联后与所述大电流切换继电器、所述大电流限流电阻串联，所述小电流切换继电器的线圈、所述小电流切换继电器驱动器、所述处理器依次连接，所述大电流切换继电器的线圈、所述大电流切换继电器驱动器、所述处理器依次连接。
5.根据权利要求1-3任一项所述的测试仪，其特征在于，所述电源包括移动电源、电池和充电电路，所述充电电路串联在所述移动电源和所述电池之间。
6.根据权利要求1-3任一项所述的测试仪，其特征在于，所述键盘包括电压测量按键和电流测量按键。
7.根据权利要求6所述的测试仪，其特征在于，所述电压测量按键和所述电流测量按键采用电容式按键。
8.根据权利要求1-3任一项所述的测试仪，其特征在于，所述处理器通过总线与所述测量值处理电路、所述存储器、所述键盘、所述显示屏连接。
9.根据权利要求8所述的测试仪，其特征在于，所述总线包括串行外接接口SPI总线和内部集成电路I2C总线，所述处理器通过所述SPI总线与所述测量值处理电路、所述键盘、所述显示屏连接，所述处理器通过所述I2C总线与所述存储器连接。
10.根据权利要求8所述的测试仪，其特征在于，所述测试仪还包括时钟电路，所述时钟电路连接在所述总线上。
【文档编号】G01R19/25GK204116444SQ201420406533
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年7月22日 优先权日:2014年7月22日
【发明者】陈强, 刘军, 张圣兵, 侯胜, 范成惠, 程兴洁 申请人:中国石油天然气股份有限公司