压力计测试系统的设计

　　0引言

　　目前，地下井测试技术已广泛应用于地下水、油、气田的开发生产上，是整个地下水、油气田勘探与开发的一个重要组成部分。但井下压力变化情况较为复杂，而工作温度环境也较为恶劣，传统测井仪器基于其AD器件的耐高温限制往往难以做到对压力数据的快速、准确采样，因此其井下数据保留也不完善。为此，

　　本文设计了一种井下温度、压力快速采集及井上数据回放系统，能较好地改善耐高温与高精度、快速度采样之间的矛盾。

　　1系统组成与工作原理

　　1.1系统组成

　　压力计由电路模块、传感器、电池模块和抗冲击的高强度壳体组成，其原理框图如图1所示。

　　1.2系统工作原理

　　首先，通过电源控制器给油井压力计接通电源，对其进行初始化，确定测试仪采样速率、工作模式及开始采样的时间。电路模块开始工作，进人采样工作状态，通过电荷放大器把传感器的压力电荷信号转换放大为电压信号，由PIC16F877A中的AD变换器转换为数字信号，不断写入存储器，在其存储容量范围内循环刷新。采样过程结束后，取出油井压力计，计算机通过接口电路送读出命令，读出测试数据，显示、处理、打印数据或图形，形成数据文件。至此，完成一次测试过程，为测量井下压力及温度提供科学依据。

　　2硬件设计

　　压力计电路由测量电路、存储电路、回放电路三部分组成。测量时将测量电路与存储卡通过插件连接，由存储卡上的电池对仪器供电。测量电路包括压力测量电路和温度测量电路两部分，主要由电源变换器，激励源，压力、温度传感器，放大电路，A/D转换器，单片机，存储器，时钟等组成。单片机是系统的核心部分，控制系统的数据采集、数据存取、时钟参数设置等。时钟是系统的心脏，定时唤醒处于休眠状态的单片机，使其进人工作状态。测量所采集的数据存储于存储卡的存储器中。回放时，将存储卡与回放盒连接，通过回放盒内置的RS - 232接口与计算机进行通信，完成数据的回放。

　　2.1压力测量电路

　　压力测量电路主要由压力传感器、运算放大器、电源及电阻组成。本压力计设计采用了NPI一15系列电流驱动，高压介质隔离压力传感器。它具有精度高，模拟输出电压正比于输人的压力值和电源偏置电压，具有极好的线性度，且灵敏度高，长期重复性好等特点。

　　压力测量电路如图2所示，放大器采用三个运算放大器，它组成一个仪表放大电路，这一电路具有很高的输人阻抗和很高的共模抑制比和开环增益;失调电流、电压、噪声和漂移都很小。图中A1,A2组成第一级同相并联差动放大器，这一级的放大输出为: