目前,石油、天然氣等能源的輸送主要是以埋地金屬管道為主。由于輸送管道的地理環(huán)境復(fù)雜,輸送管道受環(huán)境以及雜散電流的影響,易被腐蝕造成管道泄漏等問題。為維護(hù)管道健康,目前多采用涂抹防腐層與陰極保護(hù)相結(jié)合的方法以及通過檢測管道電壓信號的方式了解管道受保護(hù)情況。但是存在著人為檢測效率低、誤差大、成本高等問題,因此本文設(shè)計了一種埋地金屬輸油管道的電壓信號測量系統(tǒng)。本系統(tǒng)具有測量精度高、續(xù)航時間長、實時數(shù)據(jù)交互、工作模式多樣化等特點(diǎn)。其中,為提高測量系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性,設(shè)計了通信異常處理、離線存儲、系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測等功能并提出系統(tǒng)抗干擾的措施與方法。本文的創(chuàng)新點(diǎn)為:第一,針對環(huán)境溫度變化導(dǎo)致測量誤差過大的問題,提出了基于回歸分析的測量誤差補(bǔ)償方法;第二,為提高系統(tǒng)的校準(zhǔn)效率與測量精度,提出了一種系統(tǒng)自適應(yīng)校準(zhǔn)的方法。本論文完成的主要研究工作如下幾個方面:1.完成系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計。依據(jù)系統(tǒng)的芯片功耗需求,采用開關(guān)電源和線性穩(wěn)壓芯片進(jìn)行電源設(shè)計,減小了電源噪聲對測量精度的影響;采用高精度放大器,嵌位保護(hù)和電阻分壓電路構(gòu)成了信號調(diào)理電路,滿足了對大動態(tài)范圍電壓信號測量的需求;采用SIM808芯片進(jìn)行通信... 

【文章來源】：西安電子科技大學(xué)陜西省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：90 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

陰保系統(tǒng)測試方法

上并聯(lián)濾波電容來提高環(huán)路的穩(wěn)定性。為了方便電源設(shè)計，TI 公司提供了 WEBENCH軟件進(jìn)行設(shè)計仿真，結(jié)果如圖 3.4 所示：圖3.4 +7.5V 電源電路仿真圖通過圖 3.4 得知，電源模塊的輸出電壓上升時間較快約在 1ms 后輸出電壓達(dá)到穩(wěn)定，并且輸出電壓的紋波電壓較小。對于產(chǎn)生負(fù)壓的電源模塊設(shè)計時需要注意電源在啟動時需要高達(dá) 4.5A 的輸入電流并至少需要 2ms 或者更長的時間輸出電壓才能達(dá)到穩(wěn)定。所以在設(shè)計-7.5V 的輸出電壓時需要延時啟動開關(guān)電源芯片，并選擇較大的輸入電容允許輸入電容在開關(guān)電源芯片啟動之前充電到更高的電壓。在開關(guān)電源芯片啟動時，輸入電容可以提供一部分輸入電流，滿足電源啟動時的高輸入電流需求。依據(jù)數(shù)據(jù)指導(dǎo)手冊，輸入電容選擇470 μ F / 50V的電解電容。綜合上述分析，±7.5V 電源模塊的原理設(shè)計圖如圖 3.5 所示。（a）+7.5V 電源電路設(shè)計原理圖

16（b）-7.5V 電源電路設(shè)計原理圖圖3.5 電源模塊原理圖3.1.2 電信號采集模塊設(shè)計能夠準(zhǔn)確的測量埋地輸油管道的電壓信號對判斷管道的健康程度具有十分重要的意義。本系統(tǒng)中對直流電壓、交流電壓采用同步測量的方式 。（一）電壓信號調(diào)理電路設(shè)計由于輸油管道所在的電磁環(huán)境復(fù)雜，通常其直流電壓的范圍在-30V~30V，交流電壓的峰值范圍在 0V~100V 之間。設(shè)計了一種以 OP07 芯片為核心的放大測量電路，實現(xiàn)對大動態(tài)范圍電壓的高精度測量。信號調(diào)理電路框圖如圖 3.6 所示。分壓電路 嵌位保護(hù) 電壓跟隨 濾波電路 電壓放大圖3.6 電壓信號調(diào)理電路方框圖按照系統(tǒng)設(shè)計指標(biāo)要求，輸入阻抗應(yīng)大于 10MΩ，故而在分壓電路應(yīng)選取大阻值電阻來提高輸入阻抗。但是選取大阻值電阻同時將會帶來更大的擾動，因此在電路中選用了精度為±0.1%，溫漂系數(shù)為±5PPM/℃阻值分別為 10MΩ 和 200KΩ 的電阻。為防止過高的電壓對測量電路造成損壞

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3499198