在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控時(shí)通常選用儀表放大器來(lái)完成信號(hào)的調(diào)理，但其在進(jìn)行長(zhǎng)線(xiàn)傳輸時(shí)會(huì)產(chǎn)生以下問(wèn)題：⑴由于傳輸信號(hào)是電壓信號(hào)，在傳輸過(guò)程中會(huì)受到噪聲的干擾而不純潔;⑵傳輸線(xiàn)的電阻會(huì)產(chǎn)生電壓降，那么接收端的信號(hào)就會(huì)產(chǎn)生誤差;⑶在現(xiàn)場(chǎng)如何提供儀表放大器所需要的不同工作電壓也帶來(lái)一定問(wèn)題。

　　為了解決上述問(wèn)題和避開(kāi)相關(guān)噪聲的影響，本文借鑒工業(yè)上常用的兩線(xiàn)制4 mA~20 mA模擬電流環(huán)傳輸機(jī)制，其數(shù)據(jù)傳輸方式在井下具有較強(qiáng)的抗干擾能力，能夠有效解決可靠性問(wèn)題。4 mA表示零信號(hào)，20 mA表示信號(hào)的滿(mǎn)刻度，20 mA電流通斷所引起的電火花不足以引燃瓦斯，因此取20 mA為上限來(lái)防爆，下限不取0 mA是為了能夠檢測(cè)斷線(xiàn)。

　　本文選用美***BB公司生產(chǎn)的兩線(xiàn)制V/I變換器XTR115，通過(guò)電壓信號(hào)控制輸出電流來(lái)傳輸振動(dòng)信號(hào)。

　　XTR115具有如下性能特點(diǎn)：

　?、?XTR115屬于二線(xiàn)制電流變送器，可將傳感器產(chǎn)生的40 μA~200 μA弱電流信號(hào)放大100倍，獲得 4 mA~20 mA的標(biāo)準(zhǔn)輸出。當(dāng)環(huán)路電流接近32 mA時(shí)能自動(dòng)限流。

　?、?芯片中增加了+2.5 V、+5 V精密穩(wěn)壓器，其輸出電壓精度為±0.05%，可給外部電路單***供電，從而簡(jiǎn)化了外部電源的設(shè)計(jì)。

　　⑶ 精度***，非線(xiàn)性，誤差小。轉(zhuǎn)換精度可達(dá)±0.05%，非線(xiàn)性誤差僅為±0.003%。

　　⑷ 專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了功率管接口，適配外部NPN型功率晶體管，它與內(nèi)部輸出晶體管并聯(lián)后可降低芯片功耗。

　?、?XTR115由環(huán)路電源供電，其允許范圍為7.5 V~36 V。

　　其傳輸電路。

　　U1的8腳為振動(dòng)芯片U2提供+5 V的電壓，這樣既可以節(jié)省井下電路有限的空間，又減少了經(jīng)過(guò)功能器件后信號(hào)的損耗，同時(shí)也減少了電流的損耗，使傳輸?shù)骄系男盘?hào)更加準(zhǔn)確。U1和U3的4腳輸出的是轉(zhuǎn)換后的振動(dòng)電流信號(hào)，該信號(hào)將隨著電纜傳回到地面系統(tǒng)進(jìn)行處理。

　　3 振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的調(diào)試

　　潛油電泵監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用三相交流電機(jī)作為實(shí)驗(yàn)室條件來(lái)測(cè)試該測(cè)振系統(tǒng)能否正常工作。采集到的X軸的振動(dòng)信號(hào)輸出波形。

　　通過(guò)觀察上面采集的振動(dòng)波形的時(shí)域波形圖可知電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，從其波動(dòng)范圍可看出這個(gè)頻率與電機(jī)的頻率基本一致。上述波形的頻譜圖。

　　由振動(dòng)頻譜圖可看出電機(jī)的X軸振動(dòng)數(shù)據(jù)在頻域中的主要頻率成分都表現(xiàn)在50 Hz 附近，取一尖峰值46.5 Hz，根據(jù)該值可求得電機(jī)轉(zhuǎn)速為：46.5×60/2=1 395 r/min，這與電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速基本一致，表明本文所設(shè)計(jì)的振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)所采集的數(shù)據(jù)就是電機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)數(shù)據(jù)，從而說(shuō)明該測(cè)試系統(tǒng)用于電機(jī)振動(dòng)信號(hào)的采集是有效可行的。