基于dsp信号处理器测量石油管线管长度的激光测量仪的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及一种测量仪，尤其是设及一种基于DSP信号处理器测量石油管线 管长度的激光测量仪。
【背景技术】
[0002] 石油是整个国民经济的命脉，是世界上最重要的能源之一，它与我们的生活息息 相关。通过对石油管线管长度的测量，可W方便掌握石油采集的生产进度，及时调整生产工 艺，所W对石油管线管长度的精确测量变得尤为重要。目前，我国大部分油田采用人工拉皮 尺的方法测量石油管线管的长度，该种测量一般一次需要3个人协助完成，2个人分别站在 管道的两端拉皮尺测量，1人记录测量结果。每次测量都需要人工用皮尺一个个的测量排放 整齐的油管，然后再将测量结果累加，该种方法不仅劳动强度大，效率低，而且测量精度很 低。虽然，国内还有些油田已经采用更加先进的测量方法，如超声波测量、光电式测量、雷达 测量等，但是普遍存在着；存储性差、防污能力差、体积大、不便携带等缺点。为了改变国内 的该种落后的现状，研制一款新型的高精度、便携带、操作简便、防污能力强的石油管线管 长度的激光测量仪，对整个石油行业的发展具有重要的意义，其不仅测量精度高，而且具有 实时测量、显示、累加、存储、再现测量结果的功能，方便携带，且抗污能力强，能适应油田的 恶劣的作业环境。 【实用新型内容】
[0003] 本实用新型的目的是克服上述现有技术的不足，提供了一种基于DSP信号处理器 测量石油管线管长度的激光测量仪。
[0004] 本实用新型所采用的技术方案是；基于DSP信号处理器测量石油管线管长度的激 光测量仪包括DSP核屯、控制、脉冲激光测量模块、按键模块、显示模块、串口通讯模块、GPRS 模块，其特征为；按键模块将输入的信号传输给DSP信号处理器；脉冲激光测量模块根据 DSP信号处理器的指令对石油管线管长度的实时在线测量、采集；显示模块在屏幕上实时 显示DSP信号处理器处理后的测量、采集信号；串口通讯模块将采集、处理后的信号传输到 上位机；此外，经过DSP信号处理器处理后的测量采集信号通过GPRS模块上传到服务中屯、； 所述激光测量仪包括DSP最小系统，该最小系统包括DSP信号处理巧片、电源电路、复位电 路、时钟电路、JTAG仿真烧写口电路；所述脉冲法激光测量模块包括发射系统、接收系统、 信号处理系统；所述发射系统包括激光器、激光光源、光学发射系统，所述激光器用来产生 脉冲激光，所述光学发射系统对输出的激光进行准直处理；所述接收系统包括光电探测器、 光学接收系统，光学接收系统将从被测目标反射回来的激光进行处理，光电探测器将会聚 的激光信号转换成模拟电信号；所述信号处理系统包括信号放大电路、触发器、时标脉冲、 电子口、计数显示，其作用是将激光信号转换成的模拟电信号进行放大、滤波、整形、测量脉 冲往返时间；所述DSP信号处理巧片型号采用型号；TMS32CF28335 ;供给所述DSP信号处理 器电源的电源巧片采用型号；TPS767D301。
[0005] 本实用新型具有如下有益效果和显著地进步：
[0006] (1)、实现仪器自动化的测量，减轻工人的劳动强度，节约了生产的成本，提高了经 济效益。
[0007] (2)、保证测量精度准确，精度要控制在0. 02% W内。
[000引 （3)、能适应野外的恶劣的条件，在冷，热，尘，雨，电等环境下能够正常的使用。
[0009] (4)、在线实时测量，并能同步显示测量结果，实现自动累加功能。
[0010] 巧）、可将测量结果通串口传到上位机上W及通过GPRS网络传输到数据中屯、，W 实现测量结果的再现及数据保存。
【附图说明】
[0011] 下面结合附图和实例对本实用新型进一步说明。
[0012] 图1为本实用新型激光测量仪总体示意图。
[0013] 图2为本实用新型脉冲法激光测量原理示意图。
[0014] 图3为本实用新型脉冲法激光测量系统计算时间间隔T的时序图。
[0015] 图4为本实用新型DSP最小系统示意图。
[0016] 图5为本实用新型DSP电源模块示意图。
[0017] 图6为本实用新型DSP时钟电路原理示意图。
[001引 图7为本实用新型DSP巧片JTAG接口电路原理示意图。
[0019] 图8为本实用新型按键模块电路原理示意图。
【具体实施方式】
[0020] 为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下 面结合具体附图对本实用新型的结构原理和工作原理做进一步详细说明，参见附图1-8所 /J、- 〇
[0021] 基于DSP信号处理器测量石油管线管长度的激光测量仪包括DSP核屯、控制、脉冲 激光测量模块、按键模块、显示模块、串口通讯模块、GPRS模块，其特征为；按键模块将输入 的信号传输给DSP信号处理器；脉冲激光测量模块根据DSP信号处理器的指令对石油管线 管长度的实时在线测量、采集；显示模块在屏幕上实时显示DSP信号处理器处理后的测量、 采集信号；串口通讯模块将采集、处理后的信号传输到上位机；此外，经过DSP信号处理器 处理后的测量采集信号通过GPRS模块上传到服务中屯、；所述激光测量仪包括DSP最小系 统，该最小系统包括DSP信号处理巧片、电源电路、复位电路、时钟电路、JTAG仿真烧写口 电路；所述脉冲法激光测量模块包括发射系统、接收系统、信号处理系统；所述发射系统包 括激光器、激光光源、光学发射系统，所述激光器用来产生脉冲激光，所述光学发射系统对 输出的激光进行准直处理；所述接收系统包括光电探测器、光学接收系统，光学接收系统将 从被测目标反射回来的激光进行处理，光电探测器将会聚的激光信号转换成模拟电信号； 所述信号处理系统包括信号放大电路、触发器、时标脉冲、电子口、计数显示，其作用是将激 光信号转换成的模拟电信号进行放大、滤波、整形、测量脉冲往返时间；所述DSP信号处理 巧片型号采用型号；TMS32CF28335 ;供给所述DSP信号处理器电源的电源巧片采用型号： TPS767D301。
[0022] 参考附图1所示。硬件系统主要包括DSP核屯、控制、脉冲激光测量模块、按键模块、 显示模块、串口通讯模块、GPRS模块。本激光测量仪是基于脉冲法激光测量原理研制的，硬 件系统部分由DSP控制激光测量模块测量，并将测量结果送入液晶模块进行实时的显示， 同时可W将测量结果保存在DSP内部存储模块中。测量完毕后，可W通过串口通讯模块传 递给上位机或通过无线通讯模块传输到数据中屯、。
[0023] 激光器的工作原理；在工作物质的能带（导带与价带）之间，或能带与物质（受 主或施主）能级之间，通过一定的激励方式，实现非平衡载流子的粒子数的反转，当处于粒 子数反转状态的电子与空穴复合时，就可W产生受激发射作用。产生激光的必须的条件是： 增益大过损耗和粒子数的反转，所W激光器中必不可少的部分是；激励源、工作物质、谐振 腔。工作物质也称激活物质，它是指用来实现粒子数反转并产生光的受激福射放大作用的 物质，它的原子能级间距离可提供所需的激光频率。谐振腔可使腔内的光子具有一致的频 率、相位和运行方向，从而使激光具有良好的方向性和相干性。
[0024] 脉冲法激光测量原理是；对准被测目标发射一束短而强的激光脉冲，只要测出脉 冲发射后，至接收到回波脉冲的时间，即可计算出被测目标的距离。由于激光输出可产生极 窄的脉冲，计时精度高，因此测量可达到较高的精度。
[0025] 参见附图2所示。脉冲激光测量模块主要的功能是实现石油管线管长度的实时在 线测量，脉中激光测量模块的核屯、器件是激光器和光电探测器。脉冲法激光测量系统由发 射系统、接收系统、信号处理系统等组成。发射系统主要由激光器、激光光源、光学发射系统 组成。激光器主要用来产生脉冲激光，光学发射系统主要是对输出的激光进行准直处理。接 受系统主要由光电探测器、光学接收系统组成。光学接收系统主要是将从被测目标反射回 来的激光进行会聚处理，而光电探测器则是将会聚的激光信号转换成模拟电信号。信号处 理系统主要包括信号放大电路、触发器、时标脉冲、电子口、计数显示等，主要的作用是对将 激光信号转换成的模拟电信号进行放大、滤波、整形、时刻鉴别等处理，精确测量脉冲往返 的时间。
[0026] 参见附图3所示。本实用新型脉冲法激光测量系统的工作原理如下；当系统对准 被测目标后，由激光器发出一个强度很大，很窄的激光脉冲，该个脉冲经过光学发射系统的 聚焦W及准直作用后，会使其发射角变小，当激光脉冲发射出去的同时，其中有一部分光经 两块反射镜反射进入到接收望远镜，W它作为发射的参考信号，W此来标定激光的发射时 间；参考信号进入接收望远镜后会首