[發明專利]一種脈沖恒電位電源的電位檢測采集系統

在審

• 申請號: 201410738681.1
• 申請日: 2014-12-08
• 公開（公告）號: CN104451704A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 馬菊蓮;周好斌;徐向前;袁森;許慶
• 申請（專利權）人: 西安石油大學
• 主分類號: C23F13/22
• 分類號: C23F13/22
• 代理公司: 西安西達專利代理有限責任公司 61202
• 代理人: 第五思軍

技術領域

本發明屬于腐蝕與防護技術領域，特別涉及一種脈沖恒電位電源的電位檢測采集系統，用于油井套管陰極保護專用脈沖恒電位電源的電位檢測采集。

背景技術

油井套管是石油生產中的重要設施，目前國內外廣泛使用直流型恒電位儀對其進行外加電流陰極保護，雖然該技術是一種十分有效、經濟的防止套管外壁腐蝕的方法，但同時該技術存在一個致命缺陷，那就是采用直流陰極保護無法達到油井套管實際需要的保護深度，特別是對一些深井和超深井的套管陰極保護，這一問題變得尤為突出。最近的研究表明，脈沖電流陰極保護相比于傳統的直流陰極保護具有更均勻的電流密度，更深的穿透性，較小的電流需求等優點，應用脈沖電流對油井套管實施陰極保護可以很大程度地延長套管保護深度，使一些深井或超深井的套管得到有效的全線保護，如在深井套管陰極保護中，普通直流陰極保護深度只能達到1500米左右，而采用脈沖電流陰極保護技術可將保護深度延長至3000多米。因此采用脈沖恒電位電源系統對油井套管實施陰極保護是以后的發展趨勢，而在陰極保護中，要通過測量金屬的保護電位即金屬停止腐蝕時所需的電位值，來判斷金屬構筑物是否達到完全保護，與普通的直流型恒電位儀相比，脈沖恒電位電源系統輸出的是隨時間高速變化的脈沖電流，因此必須針對脈沖電流陰極保護的特點而重新設計電位檢測采集系統以滿足實際需要，但是這樣的系統還沒有隨應而生。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種脈沖恒電位電源的電位檢測采集系統，基于高性能微處理器，可以通過對數字濾波算法進行不斷改進而進一步提升其性能，使其在脈沖電流陰極保護方面更有前途，具有精確度高，實時性好，抗干擾能力強的特點。

為了達到上述目的，本發明的技術方案是：一種脈沖恒電位電源的電位檢測采集系統，包括有給控制系統供電的開關直流電源，開關直流電源與微處理器單元電源接口相連接，微處理器單元的AD輸入端口與濾波電路的輸出端相連接；濾波電路的輸入端與霍爾電壓傳感器的輸出端相連接，霍爾電壓傳感器的輸入端與安裝在油井套管附近的參比電極相連接。

所述的微處理器單元采用高性能單片機或數字信號處理器DSP。

由于霍爾電壓傳感器是一種利用霍爾閉環（磁平衡）原理將被測電壓轉換成與原邊電壓成比例跟隨輸出的電流或電壓的測量模塊，原副邊之間高度絕緣，交流、直流、混合電壓均可測量，具有響應速度快、高精確度、高線性度、高集成度、體積小、結構簡單、長期工作穩定性高且適應各種工作環境的特點。因此霍爾電壓傳感器的引入極大程度地確保了一種用于油井套管陰極保護專用脈沖恒電位電源的電位檢測采集系統的檢測精度及穩定性。

濾波電路的引入用來確保消除測量過程中由于雜散電流等干擾導致的檢測信號波形中所產生的“毛刺”，保證輸入給微處理器單元2的AD端口為平滑的信號波。

微處理器單元采用高性能單片機或數字信號處理器DSP，要求該處理器具有優良的計算性能及響應速度，并在此基礎上設計數字濾波算法，采用數學計算的方法還原出套管實際電位，最大限度的保證測量的精確度。

霍爾電壓傳感器的應用從源頭保障了脈沖恒電位電源的電位檢測準確度，濾波電路極大程度地消除了由于外界干擾帶來的測量誤差，高性能微處理器及先進數字濾波算法的使用則最大程度地使測量結果逼近實際值。

這種結構的油井套管陰極保護專用脈沖恒電位電源的電位檢測采集系統與傳統的直流型恒電位儀電源相比具有精確度高，實時性好，抗干擾能力強等優點。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做詳細敘述。

參照附圖1，一種脈沖恒電位電源的電位檢測采集系統，包括有給控制系統供電的開關直流電源1，開關直流電源1與微處理器單元2電源接口相連接，微處理器單元2的AD輸入端口與濾波電路3的輸出端相連接；濾波電路3的輸入端與霍爾電壓傳感器4的輸出端相連接，霍爾電壓傳感器4的輸入端與安裝在油井套管附近的參比電極5相連接。

所述的微處理器單元2采用高性能單片機或數字信號處理器DSP。

本發明的工作原理為：

工作時，霍爾電壓傳感器采集油井套管旁邊安放的參比電極電位信號，并傳遞給濾波電路，濾波電路對該信號進行模擬濾波后將其送入微處理器單元的AD輸入端口，微處理器在得到該信號后對其再采取一次數字濾波，采用數字濾波算法將該信號表示的電位值經運算逼近為油井套管的實際電位，從而測量出套管電位。