一种实用型测试系统设计与应用

摘 要： 阐述一种便于携带的实用型测试系统，该系统可以广泛应用于石油仪器维修、标定以及测试。

关键词： 曼彻斯特码；光电编码器；低功耗；CS-1型测试系统

中图分类号：TP273.5 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）0220052－01

0 引言

石油勘探、开发以及开采技术在国内的各大油田得到广泛应用，特别是生产测井方面各种类型、各个测井参数的井下仪器的大量使用，由于测井仪器使用环境恶劣、条件苛刻，虽然国内个厂家仪器性能指标在不断提高，但是受环境的影响故障率依然较高，而且仪器成本高，这就需要维修，而维修时需要专用检测工具，目前国内各家检测系统体积大，结构复杂而且价格昂贵。为此设计一种低功耗、兼容性好、便于现场检测而且价格适中的测试系统尤为重要。

1 系统设计概述

CS-1型测试系统是应油田某些用户（井下仪器维修室和仪器标定室）的需求而设计的。该系统采用USB2.0高速可靠通讯方式，集通信、供电于一体。体积小（体积约：180mm*150mm*60mm），功耗低（仅用计算机USB供电即可），便于现场仪器的维修与检测；功能强大：该系统可以配国内目前各厂家曼彻斯特码仪器（还可以检测不带遥测的单支仪器）和脉冲仪器；该系统还可模拟输出深度信号（光电编码器信号）、张力信号（直流电平）和磁记号（交流信号），作为检测其他地面系统用；该系统配备专用标定软件实现温度测井仪、压力测井仪等仪器的标定；考虑兼容性和扩展性，该系统采用硬件程序在线下载方式，通过USB接口把相应解码程序下载到解码芯片，实现工作模式的灵活切换，真正实现在线编程测试。

2 系统组成

本系统由笔记本电脑和CS-1型测试盒组成。CS-1型测试盒供电电压：5VDC±10％，输入范围：0V～+200V；软件运行环境：WINDOWS2000/XP。

3 系统设计

3.1 系统框图

CS-1型测试系统框图（如图1所示）：

3.2 硬件设计

3.2.1 低功耗设计

由于现场检测井下仪器以及维修组井下仪器时均有专用直流电源，因而该系统不需要单独配置直流电源，也因为没有独立电源，在信号处理电路设计时要充分考虑采用多功能集成芯片以及低功耗芯片。为此，该系统在设计上主芯片选择功能强大的CY7C68013微控制器芯片，该芯片除了包含USB2.0接口协议外，还集成8051内核，程序可在线USB下载运行也可从EEPROM运行，为系统编程和软件运行提供灵活机动方法。

3.2.2 电路实现

CS-1型测试系统测试盒（电路设计如图3所示）由前后面板和内部电路板两部分构成。前面板由：1）井下仪信号输入插座；2）USB2.0计算机通讯接口；3）电源指示灯；4）外接5V电源输入插座；后面板由两个RS232串口组成。内部电路处理流程如图2所示：该测试盒把测井仪器信号通过隔直、滤波、整形等一系列前置处理后，通过8051解码模块解码（计数），然后并通过USB2.0接口通讯模块把数据传给计算机。

计算机通过专用数据处理软件，将收到数据经过特殊数字处理后以曲线或原原始数据形式展现给用户（需要标定数据：如温度、压力可以通过专用刻度计算软件，把刻度系数以报表的形式提供给用户）。

4 系统应用

目前，该系统已交付于某油田的仪修部和温度压力标定室，取得了明显效果。在仪修部，只用该系统就可以完成常规仪器的检测，使用极为方便。在某标定室，该系统每年完成几百支温度压力仪器的标定。

5 结束语

虽然该系统是应用户要求开发的，使用效果良好。但从中我们也要看到系统的后续开发有待进一步提高，特别是程控技术在系统控制方面的应用需加强；同时，该系统的成功开发也为我们系统设计人员指明了另外一个方向――小型、低功耗。该系统设计就是一个例子。我们要在用户立场，充分利用现有的资源，设计出便于操作、携带方便的称手设备。

参考文献：

[1]王成儒、李英伟，USB2.0原理与工程开发，国防工业出版社，2004，1：209-212，261-276.

[2]CY7C68013 EZ-USB FX2™ USB Microcontroller High-speed USB Peripheral Controller，器件资料.