一種用于油井動液面深度檢測的信號處理電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于油井動液面深度檢測的信號處理電路，包括聲音信號采集放大單元，所述聲音信號采集放大單元用于對檢測到的聲音信號進行放大和整形；駐極體話筒將檢測到的聲音信號送給音頻功放，經(jīng)放大處理之后，然后通過電解電容濾去其中的直流成分，最后通過第一輸出端口和第二輸出端口輸出。其顯著效果是：本實用新型運行穩(wěn)定、可靠，保證了高質(zhì)量的音頻信號處理，有效地濾除了聲音信號功放輸出的直流疊加量，保證了最終整個裝置輸出的聲音信號真實，減少了失真、移頻等現(xiàn)象。
【專利說明】—種用于油井動液面深度檢測的信號處理電路
【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型涉及一種油井動液面深度檢測【技術(shù)領域】，尤其涉及一種用于油井動液面深度檢測的專用聲音信號處理電路。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代油田科技的不斷進步，油井動液面檢測技術(shù)得到了很大的發(fā)展。目前，比較成熟的傳統(tǒng)油井動液面深度檢測方法可分為:浮筒法，其工藝操作簡便，數(shù)據(jù)直觀，但不能在帶有壓力的環(huán)空油井中測試；壓力計探測法，其適用于一切油水井，但須保證壓力計停點至少有3個點在液面以下，施工周期長；示功圖法，它可進行連續(xù)計算，但受到慣性、振動及摩擦載荷的影響；物質(zhì)平衡法，其通過測試環(huán)空中的氣體排量折算出油井動液面，但折算過程并不精確。這些方法能實時監(jiān)控跟蹤油井動液面的變化，但往往油井環(huán)形空間狹窄，液面偏深，聲波信號衰減幅度大，最終難以進行精確檢測，也是制約油井供應能力、油田科學發(fā)展的瓶頸。
[0003]我們在研究中發(fā)現(xiàn)生活中的一個有趣現(xiàn)象:樂師在吹奏長號時，通過拉動套管發(fā)出不同音高的聲音。長號又稱拉管，在拉動套管時會改變所連入的樂管長度，進而改變管內(nèi)空氣的固有頻率，空氣柱振動特點是管子越長，則頻率越低，反之亦然。這意味著管樂器聲樂頻率可以反映樂管的長度。而油井套管與長號的管筒有著相似的形狀，那么可以通過測油井管柱聲場固有頻率來測油井動液面深度。為此，我們提出一種基于管柱聲場模型的油井動液面深度檢測方法。
[0004]而采用此方法測量油井動液面的深度，首先需要解決的就是聲音信號的處理問題。目前市場上的絕大多數(shù)音頻信號處理器針對的是家用或者娛樂市場，對于工業(yè)上的應用極少。況且應用于油井動液面檢測，這些處理器在進行音頻處理時，會出現(xiàn)失真、移頻的現(xiàn)象，在對音頻信號從時域到頻域的轉(zhuǎn)換時會造成較大的誤差，對測量精度造成非常大的影響。
[0005]綜上所述，這里急需一款專門的用于油井動液面檢測的聲音信號處理裝置。實用新型內(nèi)容
[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型的目的是提供一種用于油井動液面深度檢測的專用聲音信號處理電路，將駐極體檢測到的微弱聲音電信號，經(jīng)過放大之后形成能夠被處理器識別和處理的電壓信號，并且能夠提升聲音信號的處理質(zhì)量，減少失真、移頻等現(xiàn)象。
[0007]為達到上述目的，本實用新型表述一種用于油井動液面深度檢測的信號處理電路，其關鍵在于:包括電源轉(zhuǎn)換單元和聲音信號采集放大單元；所述電源轉(zhuǎn)換單元用于將外部輸入電源轉(zhuǎn)換為聲音信號處理單元所需的正電源和負電源，所述聲音信號采集放大單元用于對檢測到的聲音信號進行放大和整形；
[0008]所述聲音信號采集放大單元設置有拾音器、集成運放、第一輸出端口和第二輸出端口，拾音器的第二引腳經(jīng)電容Cl連接集成運放的反相輸入端，拾音器的第一引腳經(jīng)電阻R2連接集成運放的正相輸入端，集成運放的輸出端經(jīng)電容C8分別與第一輸出端口的第一引腳和第二輸出端口的第一引腳連接，集成運放的反相輸入端還經(jīng)電阻Rl接地，在集成運放的輸出端與正相輸入端之間連接有電阻R4 ;拾音器的第二引腳還經(jīng)電阻R3連接正電源，拾音器的第一引腳還分別與第一輸出端口的第二引腳和第二輸出端口的第二引腳連接，在正電源與接地端之間還并行聯(lián)接有電解電容C2與電解電容C3，在負電源與接地端之間還并行聯(lián)接有電解電容C4與電解電容C5。
[0009]為了給聲音信號處理單元提供穩(wěn)定可靠的工作電源，所述電源轉(zhuǎn)換單元包括電源插口、電源開關、穩(wěn)壓模塊和正負電源輸出模塊，所述電源轉(zhuǎn)換單元包括電源插口、電源開關、穩(wěn)壓模塊和正負電源輸出模塊，所述穩(wěn)壓模塊的第一引腳經(jīng)電源開關與電源插口的第二引腳連接，穩(wěn)壓模塊的第二引腳與電源插口的第一引腳連接，穩(wěn)壓模塊的第三引腳與正負電源輸出模塊的第一引腳連接，穩(wěn)壓模塊的第一引腳與第二引腳之間連接有電解電容C6，穩(wěn)壓模塊的第二引腳與第三引腳之間連接有電解電容C7 ;正負電源輸出模塊的第二引腳與穩(wěn)壓模塊的第二引腳連接，正負電源輸出模塊的第四引腳為所述聲音信號采集放大單元的負電源，第五引腳接地，第六引腳為所述聲音信號采集放大單元的正電源。
[0010]為了保證信號處理電路穩(wěn)定可靠的運行，在所述電源轉(zhuǎn)換單元上連接有欠壓檢測單元，所述欠壓檢測單元用于對輸入的外接電源進行低壓檢測，并給出LED燈提示信號；
[0011]所述欠壓檢測單元包括三極管Ql和三極管Q2，三極管Ql的集電極連接電源插口的第二引腳，三極管Ql的發(fā)射極經(jīng)電阻R8串聯(lián)發(fā)光二極管D2后接電源插口的第一引腳，三極管Ql的基極與三極管Q2的集電極連接，在三極管Q2的集電極串聯(lián)電阻R5與電源插口的第二腳相連，三極管Q2的發(fā)射極與電源插口的第一引腳相連，三極管Q2的基極串聯(lián)電阻R6后與穩(wěn)壓二極管Dl的正極相連，穩(wěn)壓二極管Dl的負極接電源插口的第二引腳，穩(wěn)壓二極管Dl的正極還經(jīng)電阻R7與電源插口的第一引腳連接。
[0012]為了控制成本和保證聲音信號采集放大電路對音頻信號的處理質(zhì)量，所述拾音器為駐極體話筒，所述集成運放采用TDA2030a音頻功放模塊，所述電阻R3和電阻R4均為可變電阻。
[0013]實際運用時，為了提高電源轉(zhuǎn)換單元輸出電壓的精度，所述穩(wěn)壓模塊采用LM7805集成穩(wěn)壓器，所述正負電源輸出模塊采用A0512S芯片。
[0014]本實用新型的顯著效果是:通過電源轉(zhuǎn)換部分提供了穩(wěn)定可靠的工作電源，并采用欠壓檢測部分對輸入的電源電壓進行檢測，保證了整個系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠地運行；聲音信號放大部分采用專用的音頻功放芯片，保證了高質(zhì)量的音頻信號處理，并且在輸出端采用直流濾波電容，有效地濾除了聲音信號功放輸出的直流疊加量，保證了最終整個裝置輸出的聲音信號真實，減少了失真、移頻等現(xiàn)象。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型的聲音信號采集放大電路原理圖；
[0016]圖2是本實用新型的電源轉(zhuǎn)換與欠壓檢測電路原理圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對本實用新型的【具體實施方式】以及工作原理作進一步詳細說明。[0018]參見附圖1-2，一種用于油井動液面深度檢測的信號處理電路，包括電源轉(zhuǎn)換單元和聲音信號采集放大單元；所述電源轉(zhuǎn)換單元用于將外部輸入電源轉(zhuǎn)換為聲音信號處理單元所需的正電源輸入VSS和負電源輸入-VSS，所述聲音信號采集放大單元用于對檢測到的聲音信號進行放大和整形；
[0019]所述聲音信號米集放大單兀設置有拾音器、集成運放U1、第一輸出端口 OUTl和第二輸出端口 0UT2,拾音器的第二引腳經(jīng)電容Cl連接集成運放Ul的反相輸入端,拾音器的第一引腳經(jīng)電阻R2連接集成運放Ul的正相輸入端，集成運放Ul的輸出端經(jīng)電容C8分別與第一輸出端口 OUTl的第一引腳和第二輸出端口 0UT2的第一引腳連接，集成運放Ul的反相輸入端還經(jīng)電阻Rl接地，在集成運放Ul的輸出端與正相輸入端之間連接有電阻R4 ;拾音器的第二引腳還經(jīng)電阻R3連接正電源VSS，拾音器的第一引腳還分別與第一輸出端口 OUTl的第二引腳和第二輸出端口 0UT2的第二引腳連接，在正電源VSS與接地端GND之間還并行聯(lián)接有電解電容C2與電解電容C3，在負電源-VSS與接地端GND之間還并行聯(lián)接有電解電容C4與電解電容C5。
[0020]作為優(yōu)選，所述拾音器為駐極體話筒，所述集成運放Ul采用TDA2030a音頻功放模塊，所述電阻R3和電阻R4均為可變電阻。TDA2030a具有如下特點:外接元件非常少；輸出功率大；采用超小型封裝，可提高組裝密度；開機沖擊極小；內(nèi)含各種保護電路。
[0021]駐極體話筒、TDA2030a音頻功放、電阻R1-R4和電容C1-C5、直流濾波電容C8以及兩個聲音信號輸出通道OUTl和0UT2構(gòu)成了圖中所示音頻信號放大處理電路。其中電解電容C2與電解電容C3并聯(lián)組成工作電源濾波電路，對電路的正電源輸入VSS進行電源濾波；電解電容C4與電解電容C5并聯(lián)組成濾波電路，對電路的負電源輸入-VSS進行電源濾波，以提升輸入的工作電源的質(zhì)量。駐極體話筒將檢測到的聲音信號送給TDA2030a音頻功放，經(jīng)放大處理之后，然后通過電容C8濾去其中的直流成分，最后通過輸出通道OUTl和0UT2輸出。
[0022]參見附圖2，所述電源轉(zhuǎn)換單元包括電源轉(zhuǎn)換電路，該電源轉(zhuǎn)換電路包括電源插口、電源開關、穩(wěn)壓模塊和正負電源輸出模塊，圖中POWER插口即為電源插口，Switch開關即為電源開關，所述POWER插口的第一引腳接9V外接電源的負極，第二引腳接9V外接電源的正極，所述POWER插口的第二引腳與Switch開關的第二引腳連接,Switch開關的第三引腳與穩(wěn)壓模塊的第一引腳連接，穩(wěn)壓模塊的第三引腳與正負電源輸出模塊的第一引腳連接，正負電源輸出模塊的第二引腳經(jīng)穩(wěn)壓模塊的第二腳與POWER插口的第一引腳連接；穩(wěn)壓模塊的第一引腳與第二引腳連接有電解電容C6，穩(wěn)壓模塊的第二引腳與第三弓丨腳之間連接有電解電容C7 ;第四引腳為所述聲音信號采集放大單元的負電源輸入-VSS，第五引腳接地，第六引腳為所述聲音信號采集放大單元的正電源輸入VSS。
[0023]從圖2中可以看出，所述穩(wěn)壓模塊采用LM7805集成穩(wěn)壓器，所述正負電源輸出模塊采用A0512S芯片。LM7805集成穩(wěn)壓器具有IA大電流輸出、5V輸出電壓、多電路保護和輸出晶體管SOA保護等特點。而A0512S芯片則具有工業(yè)級標準、IW額定輸出功率定電壓輸入、非穩(wěn)壓輸出、隔離電壓高和性能穩(wěn)定可靠性高等特點。
[0024]通過Power插口從外部引入9V外接電源9VCC、9GND，并通過Switch開關進行開啟/關斷控制，將引入的外接電源經(jīng)過LM7805穩(wěn)壓模塊穩(wěn)壓成5V直流電壓輸出，并在LM7805輸入端和輸出端采用濾波電解電容C6和C7進行電源濾波，以提升輸出電源的質(zhì)量；然后再采用A0512S正負電源輸出模塊將穩(wěn)壓后的高質(zhì)量+5V直流電源轉(zhuǎn)換成可供所述的聲音信號米集放大部分的±12V工作電源輸出。
[0025]從圖2還中可以看出，在所述電源轉(zhuǎn)換單元上連接有欠壓檢測單元，所述欠壓檢測單元用于對輸入的外接電源進行低壓檢測，并給出LED燈提示信號；
[0026]所述欠壓檢測單元包括三極管Ql和三極管Q2，三極管Ql的集電極連接電源插口的第二引腳，三極管Ql的發(fā)射極經(jīng)電阻R8串聯(lián)發(fā)光二極管D2后接電源插口的第一引腳，三極管Ql的基極與三極管Q2的集電極連接，在三極管Q2的集電極串聯(lián)電阻R5與電源插口的第二腳相連，三極管Q2的發(fā)射極與電源插口的第一引腳相連，三極管Q2的基極串聯(lián)電阻R6后與穩(wěn)壓二極管Dl的正極相連，穩(wěn)壓二極管Dl的負極接電源插口的第二引腳，穩(wěn)壓二極管Dl的正極還經(jīng)電阻R7與電源插口的第一引腳連接。
[0027]欠壓檢測電路輸入檢測電壓為電源轉(zhuǎn)換部分的輸入電壓9VCC、9GND，通過兩個NPN三極管Ql和Q2、穩(wěn)壓二極管D1、發(fā)光LED燈D2、電容和電阻構(gòu)成欠壓檢測電路。穩(wěn)壓二極管Dl和電阻R7構(gòu)成欠壓檢測回路，三極管Q2和電阻R5構(gòu)成中間回路，發(fā)光LED燈D2、電阻R8和三極管Ql構(gòu)成欠壓提示回路，電阻R6作為欠壓檢測回路和中間回路的橋梁。欠壓檢測回路將檢測到的欠壓信號進過中間回路，控制欠壓提示回路的LED燈D2進行欠壓指
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【權(quán)利要求】
1.一種用于油井動液面深度檢測的信號處理電路，其特征在于:包括電源轉(zhuǎn)換單元和聲音信號采集放大單元；所述電源轉(zhuǎn)換單元用于將外部輸入電源轉(zhuǎn)換為聲音信號處理單元所需的正電源(VSS)和負電源(-VSS)，所述聲音信號采集放大單元用于對檢測到的聲音信號進行放大和整形； 所述聲音信號米集放大單兀設置有拾音器、集成運放(Ul)、第一輸出端口(OUTl)和第二輸出端口(0UT2)，拾音器的第二引腳經(jīng)電容Cl連接集成運放(Ul)的反相輸入端，拾音器的第一引腳經(jīng)電阻R2連接集成運放(Ul)的正相輸入端，集成運放(Ul)的輸出端經(jīng)電容CS分別與第一輸出端口(OUTl)的第一引腳和第二輸出端口(0UT2)的第一引腳連接，集成運放(Ul)的反相輸入端還經(jīng)電阻Rl接地，在集成運放(Ul)的輸出端與正相輸入端之間連接有電阻R4;拾音器的第二引腳還經(jīng)電阻R3連接正電源(VSS)，拾音器的第一引腳還分別與第一輸出端口(OUTl)的第二引腳和第二輸出端口(0UT2)的第二引腳連接，在正電源(VSS)與接地端(GND)之間還并行聯(lián)接有電解電容C2與電解電容C3，在負電源(-VSS)與接地端(GND)之間還并行聯(lián)接有電解電容C4與電解電容C5。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于油井動液面深度檢測的信號處理電路，其特征在于:所述電源轉(zhuǎn)換單元包括電源插口、電源開關、穩(wěn)壓模塊和正負電源輸出模塊，所述穩(wěn)壓模塊的第一引腳經(jīng)電源開關與電源插口的第二引腳連接，穩(wěn)壓模塊的第二引腳與電源插口的第一引腳連接，穩(wěn)壓模塊的第三引腳與正負電源輸出模塊的第一引腳連接，穩(wěn)壓模塊的第一引腳與第二引腳之間連接有電解電容C6，穩(wěn)壓模塊的第二引腳與第三弓丨腳之間連接有電解電容C7 ;正負電源輸出模塊的第二引腳與穩(wěn)壓模塊的第二引腳連接,正負電源輸出模塊的第四引腳為所述聲音信號采集放大單元的負電源(-VSS)，第五引腳接地，第六引腳為所述聲音信號米集放大單兀的正電源(VSS)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于油井動液面深度檢測的信號處理電路，其特征在于:在所述電源轉(zhuǎn)換單元上連接有欠壓檢測單元，所述欠壓檢測單元用于對輸入的外接電源進行低壓檢測，并給出LED燈提示信號； 所述欠壓檢測單元包括三極管Ql和三極管Q2，三極管Ql的集電極連接電源插口的第二引腳，三極管Ql的發(fā)射極經(jīng)電阻R8串聯(lián)發(fā)光二極管D2后接電源插口的第一引腳，三極管Ql的基極與三極管Q2的集電極連接，在三極管Q2的集電極串聯(lián)電阻R5與電源插口的第二腳相連，三極管Q2的發(fā)射極與電源插口的第一引腳相連，三極管Q2的基極串聯(lián)電阻R6后與穩(wěn)壓二極管Dl的正極相連，穩(wěn)壓二極管Dl的負極接電源插口的第二引腳，穩(wěn)壓二極管Dl的正極還經(jīng)電阻R7與電源插口的第一引腳連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于油井動液面深度檢測的信號處理電路，其特征在于:所述拾音器為駐極體話筒，所述集成運放(Ul)采用TDA2030a音頻功放模塊，所述電阻R3和電阻R4均為可變電阻。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于油井動液面深度檢測的信號處理電路，其特征在于:所述穩(wěn)壓模塊采用LM7805集成穩(wěn)壓器，所述正負電源輸出模塊采用A0512S芯片。
【文檔編號】E21B47/047GK203669854SQ201420004293
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年1月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月3日
【發(fā)明者】周偉, 許奎, 李太福, 易軍, 辜小花, 張元濤, 賈威, 韓琦, 熊茜 申請人:重慶科技學院