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铂电阻范文1
关键词：铂电阻，测温电路设计，模拟-数字转换非线性校正，数据采集
Abstract： A correcting method of non-linear error for Pt resistance temperature measurement based on the principle of A/D conversion is presented. The design principle of Pt resistance linear temperature measurement is analyzed. Practical circuit for interfacing A/D converter 7135 with single chip computer 89c51 and test data are given
Key words: Pt resistance， Temperature measuring circuit， Analog-digital conversion， Non-linear correction， Samples
一、引言
铂电阻温度传感器，因其测量范围大，复现性好，稳定性强等特点而被广泛使用。
在精密测量系统中，铂电阻测温系统电路结构图如图1所示：铂电阻信号通常通过桥式电路转换为电压信号，再经过放大及A/D转换后送微处理器进行处理。为了能对铂电阻测温的非线性进行校正，作者利用双积分A/D转换原理，设计了一种高精度的铂电阻测温非线性校正方案。实践证明，该方法不仅性能稳定，结构简单，而且在0～200℃范围内准确度可达到0.15%FS±4字。
二、非线性校正原理
1、非线性A/D转换原理
因为铂电阻经桥路检测后，其输出电压UM与被测温度q之间具有函数关系：
因为铂电阻经桥路检测后，其输出电压UM与被测温度q之间具有函数关系：
以上是本文阐述的以变量变换的形式实现传感器非线性校正的设计思想。这里t的量纲为时间，其测量过程是通过双积分A/D转换实现的。双斜率积分转换表达为：
(1) 式中：Uin—A/D转换时模拟输入电压，
T1—A/D转换过程中正向积分时间，
T2—A/D转换过程中反向积分时间，
Uref—A/D转换时参考输入电压。
当Uref为定值时，Uin与T2具有线性关系，因此这种情况下可以认为A/D输出结果为：
T2 = T1Uin / Uref .
假定Uref(t)为时间t的函数：Uref(t)=M+Nt (2)
其中：M，N为待定常系数。
A/D转换后的输出结果若能完全补偿铂电阻温度非线性，则有：Uin=aq+Bq2 (3)
故将式（2）和式（3）代入式（1），
假设：AT1=M，BT1=N/2，
则有：T2与q在数值上大小相等，即T2=q，可见实现了铂电阻的温度与数字量线性转换。
可以看出，在A/D转换过程中，模拟电压输入与数字量输出之间不是线性关系，其函数关系刚好与Rq—q关系相反，当其特性实现了相互完全补偿时，就能获得线性q/T2转换。显然，利用双积分A/D转换实现非线性校正的关键是应能满足式（3）所表征的函数关系。本方案采用RC回路极其简单地达到了该目的。
转贴于 2. 高精度 A/D转换器ICL7135 铂电阻测温电路线性化设计的实现采用了4位半双积分型A/D转换器ICL7135。ICL7135每一个转换周期分为三个阶段：自动调零阶段、被测电压积分阶段、对基准电压Uref进行反积分阶段。下面结合铂电阻温度测量分析ICL7135的工作过程：
(1)正向积分阶段
ICL7135与89C52接口电路原理图如图2所示。在此阶段，ICL7135对Uin进行定时积分，固定时间T1=10000T0（T0为时钟周期）。积分器的输出电压为： 式中，UW为 t = 0 时电容C两端电压值。
将上式在t = T1 处按马克劳林公式展开， 若选取适当参数，使 ， 则上式可简化为：
(6)
(2)反向积分阶段：
在此阶段，基准电容C两端电压又被内部积分电路进行反向积分，在整个T2阶段UC(t)可认为是线性的，T2结束时积分器输出又回到零位，此时有：
(7)
由式（4）、式（6）、式（7）整理可得：
将式（3）代入上式，得：
令等式两边常量对应相等，则有：q=T2。
在T2时间内， 对A/D转换器进行时钟计数，并以数字量形式输出，从而定量地将被测温度值反映出来，实现电路的数字化测量。
三、ICL7135与单片机89C52接口的新方法
以往使用7135是利用它具有多重动态扫描的BCD码输出来读取A/D转换结果，这样既费时、又占用较多口线。在测控仪表中，尽量少占用微处理器I/O口线，以最少原器件、完成尽可能多的任务是十分重要的。这里介绍的ICL7135与单片机接口的简易方法，是利用7135的“BUSY”端，只需占用单片机89C51的一个I/O口和内部的一个定时器，就可以在十几微秒的中断服务程序中把ICL7135的A/D转换值送入单片机内。实践证明，该方法具有实际应用价值。
在图2中，若89C51的时钟采用6MHz晶振，在不执行movx指令的情况下，ALE是稳定的1 MHz频率，将ALE经过二分频可得到500 kHz的频率供给ICL7135时钟输入端。T0规定为定时方式1，满足ICL7135的19999满量程要求。ICL7135在A/D转换阶段， 状态输出引脚BUSY为高电平，指明A/D转换器正处在信号积分和反积分阶段，这个高电平一直持续到消除积分阶段结束。在定时器方式寄存器TMOD中，置T0的门控位GATE为1，利用BUSY作为计数器门控信号，T0的计数将受BUSY控制。控制计数器只能在BUSY为高电平时计数，那么输入信号：A/D转换值=BUSY高电平期间内计数器计数值-10 001
图2中用ICL 7135的BUSY端接89C52的外部中断 POL为信号极性输出端，接89C52的P1.7，高、低电平表示被测信号为正、负极性。
四、实验结果及误差分析
在以铂电阻测温电路的线性化设计的方案中，误差来源一方面来自于基准电容放电过程的非线性引起的误差：当RC取值满足 时，此项误差折合成温度值可小于0.03℃。另一方面误差来自于A/D转换准确度。当选用4位半A/D转换器ICL7135时，其准确度为±0.05%，折合最大温度误差为0.10℃，两项误差相对独立，电路总体测温误差为±0.104℃。本电路经组装后，进行了实际性能测试，实验数据见表1。从测试结果看，样机最大误差为-0.18℃，与分析结论基本相近。
表1 （铂电阻分度号为Pt100） 参考文献
[1]R.E.贝德福德、T.M.道芬里、H.普雷斯顿.托马斯合著：袁光富译，温度测量，计量出版社，1995
铂电阻范文2
Electromagnetism
Maxwell Equations， Wave Propagation and Emission
2012，560p
Hardcover
ISBN9781848213555
T. Bécherrawy著
本书是一部关于电磁学理论及其应用的高年级本科生教材，除了介绍经典的电磁理论外，作者还增加了4个方面的高等内容：波导、相对论电磁学、电磁场中的粒子和电磁辐射。
在18世纪以前，电学和磁学是两门独立的学科，直到1819年奥斯特发现电流产生磁场和1831年法拉第发现变化磁场感应出电流之后，人们意识到电学和磁学之间具有非常紧密的联系。1873年，麦克斯韦通过一组简洁的方程组统一了电学和磁学，称之为电磁学。该理论的一个重要预言是，电磁波存在并且以光速传播。这个预言在1887年被赫兹的实验所证明。电磁感应现象的发现使得人类可以大规模发电，在19世纪中后期开启了第二次工业革命。电磁波的发现和电子学的发展，在20世纪引导了真正的电子通信革命，对经济、社会、文化和政治等方面都产生了深刻的影响。
全书共分为4部分15章：第1部分 静态电磁学，含第1-7章：1.序言；2.真空中的静电学；3.导体和电流；4.电介质；5.一些特殊技巧和近似的方法；6.真空中的磁场；7.物质中的磁学。第2部分 时变电磁学，含第8-10章：8.电磁感应；9.麦克斯韦方程组；10.电磁波。第3部分 传播效应，含第11-12章：11.反射，干涉，衍射和弥散；12.波导。第4部分 相对论、粒子和辐射，含第13-15章：13.狭义相对论和电动力学；14.带电粒子在电磁场中的运动；15.辐射； 附录：A.数学知识回顾；B.物理单位；C.物理常数。
本书作者T.Bécherrawy教授从巴黎大学和纽约Rochester大学获得理论物理学博士学位，在黎巴嫩大学、法国的Savoy大学、IUFM、Nancy大学等院校教授物理学，曾担任黎巴嫩大学物理系主任，在高能粒子物理学领域发表了多篇文章。
本书适合作为高年级本科生学习电磁场理论的教材，也给电磁场理论教学提供有益的帮助。一些带星号（*）的章节属于较有难度的内容，可以跳过而不影响内容阅读的连贯性，每章都附有丰富的习题和参考答案。
陈涛，博士生
（中国传媒大学理学院）
铂电阻范文3
关键词:少数民族 广播 直播节目 思考
广播直播节目一改单向的传播为多向沟通,已成为对重大新闻事件进行全方位纪实宣传报道的“重头戏”,而备受听众喜爱。目前,随着科技进步的日新月异和报刊、广播、电视、互联网等媒体之间竞争的日趋激烈,广播直播节目对于少数民族地区广播电台来说可谓机遇与挑战并存。那么,少数民族地区广播电台在设备、技术相对比较落后,采编播专业队伍建设相对比较滞后,节目质量和水平与发达地区相比尚有一定差距的情况下,如何通过管理创新、机制创新、技术创新,唱好社会主义市场经济新形势下广播直播这台“重头戏”,从而走出一条切合当地实际的改革发展之路,本文将做以下分析和思考。
一.少数民族地区广播事业发展现状及广播直播节目初探
改革开放以来,特别是随着国家西部大开发战略的实施,地处西部的少数民族地区广播影视事业发展取得了长足进步,并在广播直播方面进行了一些有益的探索和尝试以我省临夏回族自治州为例:
地处西北内陆,全国30个少数民族自治州之一的临夏回族自治州,自然条件严酷,经济发展相对滞后。改革开放以来,特别是近几年,随着西部大开发战略的事实,为临夏州经济建设和社会各项事业发展注入了生机与活力,尤其是广播影视事业不断深化管理体制改革,加大经费投入,人才队伍建设力度,着力提高科技含量。目前,广播电影电视局、广播电视台“局台合一”,广播电台、电视台有线电视台“三台合一”的广电管理体制业已形成,数字音频广播站建设初具规模,节目制作播出实现数字化,广播影视事业取得了长足发展,为社会主义市场经济新形势下加强和改进新闻宣传工作奠定了坚实的基础,也为这个少数民族地区进行广播直播的有益尝试创造了良好的条件。
二、确立广播直播的主导功能
与录播相比,直播具有以下几方面的优势:
第一,广播直播为信息的传播开辟了一条最快捷最广泛的通道,它大大提高广播时效,扩充了信息容量,增加了信息密度。
第二,节目直播机制为听众参与广播创造了条件,为信息反馈搭建了平台,增强了广播传播的双向性和开放性。
第三,主持人直播缩短了电台与听众之间的距离,密切了主持人与听众之间的关系,增加了节目的亲和力和凝聚力。
第四,广播直播拓展了节目空间。
三、少数民族地区广播直播的重要性和必要性
第一、广播直播是践行“三个代表”重要思想的迫切要求。广播直播宣传党的路线、方针、政策,弘扬民族优秀文化,最大限度地满足听众要求,服务于广大人民群众,提高全社会对新闻事实的认知程度,是身体力行“三个代表”重要思想的具体体现。
第二、广播直播是深化新闻改革的有效措施。广播直播贴近生活,贴近群众,贴近实际,是加强和改进宣传报道方式,深化新闻改革的一种有效形式。
第三、广播直播是推进广电产业发展的必要途径。广播直播能充分发挥资源优势,优化节目配置,有效提高收视率,带动经营创收,是增强少数民族地区广电事业经济实力和自我发展能力,推动广播电视产业化发展进程的必要途径。
第四、广播直播是全面建设小康社会的根本需要。广播直播要服从服务于党和政府的各项中心工作,要根据时代和形势的需要,根据党的路线方针政策的需要不断设置和调整节目内容,提高宣传质量,宣传艺术和宣传效果,在加强社会主义物质文明,精神文明,政治文明建设,加快全面建设小康社会进程中发挥应有的作用。
四、少数民族地区广播直播的有利条件和制约因素
第一,有利条件。一是随着改革开放的不断深入,听众对信息的需求量越来越大,广电管理体制改革,良好的工作机制和高新科技的广泛推广应用,为直播创造了政策、技术支持和广阔的发展空间;二是“采、编、播、控”一体化节目生产方式的不断成熟,改变了传统广播编辑工作的生产流程,减少了生产环节。
第二,制约因素。一是受少数民族地区经济发展水平的制约,广播经费投人不足,采编设备陈旧落后,更新不足;二是现有专业队伍整体素质较低,技术保障能力不能满足直播需求;三是广播直播起步晚,起点低,内容形式更新不足,节目整体水平较低;四是直播难度大、工作量大,一些广播主持人缺乏专业新闻知识,不能适应直播需要。
五、提高少数民族地区广播直播节目水平的对策
第一、加大经费投入。
第二、提高科技含量。
第三、加强专业队伍建设。
第四、更新广播直播的形式和内容。
六、直播节目的选题与思考
如何选好题材是直播节目是否受听众欢迎的一个关键所在,也是民族地区广播直播需要研究和探讨的新课题。
第一、要围绕政策热点选题材。
第二、围绕社会热点选题材。
第三、围绕生活热点选题材。
第一、建立以直播室为中心的节目运作方式。
第二、主持人要把好“现场关”。
第三、发挥导播作用,注重现场编辑。导播在直播节目中的地位非常重要,直播节目离不开导播,也需要一位具有一定专业素质的导播。作为和主持人密切配合的导播,要千方百计帮助,配合主持人做好每一期直播节目,他既要负责主持人与现场听众的联系,还要根据现场情况,掌握时间流程、节目进程、活跃现场气氛、随时为主持人出谋划策,节目整体播出效果与主持人的形象、水平都离不开导播的默契配合。此外导播还要根据参与节目听众年龄、职业、经历、文化程度的差异,选择热线电话,进行正确的舆论引导。
引文:
[1] 陆锡初.广播新闻编辑教程.第299页至300页,第309页至310页
[2] 王振业.广播新闻与电视新闻.第228页至229页
参考文献:
铂电阻范文4
关键词：PT100 超温报警 无线遥控
中图分类号：TP212
文献标识码：A
文章编号：1007-3973（2012）008-056-02
1 引言
温度是作为被测量与控制的重要参数之一，很多的生产过程都是在特定的温度范围内进行的，这就需要控制与测量温度。铂电阻是一种常用的测温元件之一，具有测温范围广，准确度高，可靠性好等优点。本文选用PT100铂电阻，设计了系统的软硬件，为温度监控提供了一种新的思路。该系统提高了监控温度的精度，可以根据实际需要调节高温报警的上限。
2 基本工作原理
PT100铂电阻的阻值随着温度的变化而变化，利用此特点来采集温度信号，外加恒流源将采集的信号转换成电压，再经过放大和A/D转换，送给单片机进行处理，由液晶显示被测温度，如果超温则发出报警，另外通过无线遥控模块调节超温报警上限。
3 硬件设计
完善的硬件设计是系统正常工作的基础，基于PT100的温度监控系统，硬件主要由以下四个模块构成，单片机STC89C52、测温模块、显示模块、无线遥控模块和超温报警模块。系统硬件框图如图1所示。
3.1 测温模块
该测温模块主要是采集温度信息，送给单片机进行处理。测温模块的结构如图2所示，主要包括恒流源、PT100的四线式接法，放大电路和A/D转换。
(1)铂电阻。
铂电阻PT100测温时, 一般采用的方法是二线制或三线制接法。二线制和三线制是用电桥法测量，最后给出的是温度值与模拟量输出值的关系。由于连接导线的电阻和接触电阻会对PT100测温的精度产生较大影响，故本系统采用PT100的四线式接法，没有电桥，完全只是用恒流源发送，电压计测量，最后给出电阻值，提高了测量精度。
(2)恒流源。
恒流源电路选取芯片运算放大器OP07，它和5个电阻搭建组成恒流源电路，输出恒定的工作电流。
(3)放大电路。
Pt100铂电阻一端输出的电压很小，如果直接和A/D相连，则转换数据的偏差较大，所以本设计将铂电阻一端输出的电压与放大电路相连，将电压放大之后再和A/D相连，这样就能得到较好的转换效果，该放大电路是基于芯片LM348设计的。
(4)A/D转换。
我们所测的信号是连续变化的物理量，通过A/D转换将连续变化的模拟量转换为计算机能接受的数字量，此处考虑到精度要求，采用了12位AD转换芯片TLC2543芯片。
3.2 超温报警
超温报警，采用电磁式蜂鸣器，它由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场。振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。如果测量温度超过规定的温度，蜂鸣器发出报警声，同时LED闪烁并且液晶显示超温提醒。
3.3 无线接收发射电路
遥控器的遥控功能实现，是以电磁波或红外线为数据传输介质，实现指令的传送功能。遥控器发送的数据经过加密编码，调制，载波输出信号。接受模块，则进行相反的操作，提取出遥控器发射过来的命令，再由单片机执行相应的命令，调节超温报警的上限。发射和接收集成电路由芯片PT2262-IR/PT2272-M4组成。编码芯片PT2262发出的编码信号由：地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字，解码芯片PT2272接收到信号后，其地址码经过两次比较核对后，VT脚才输出高电平，与此同时相应的数据脚也输出高电平，如果发送端一直按住按键，编码芯片也会连续发射。当发射机没有按键按下时，PT2262不接通电源，发射电路不工作，当有按键按下时，PT2262得电工作。
4 软件设计
本系统软件设计主要分为两部分：铂电阻分度表的线性化处理软件设计和显示模块软件设计。前者采用Matlab软件计算，后两者采用C语言编写。
4.1 铂电阻分度表的线性化处理软件设计
利用Matablede的计算能力进行铂电阻分度表的线性化处理，将测量范围-40℃—120℃分三段线性回归处理，用的方法是最小二乘法，通过计算可得：
(1)当84.27欧
(2)当100欧
(3)当119.40欧
4.2 显示模块软件设计
显示模块主要是显示测得温度，判断是否超温，当超温的时候，蜂鸣器发出报警，LED闪烁且液晶显示超温提醒；当需要修改报警上限的时候，通过无线接收模块的按键进行加减。软件流程如图3所示。
5 系统调试
完成了系统的硬件和软件设计，然后对其进行联合调试，系统正常运行，但仍需进一步完善，其中有两个需要注意的问题：(1)PT100的工作电流问题。本系统选用的PT100的最大工作电流为0.3mA，如果流过铂电阻的电流超过这个数值，铂电阻本身会发热，影响测量温度的准确性，误差可能越来越大；(2)负载电阻如果用电阻串并联或者寻找近似电阻得到的，先逆向算出对应的温度，再用万用表调试，否则将影响测量结果，产生不必要的误差。
6 结束语
针对铂电阻PT100在测量温度时非平衡电桥的非线性误差和高温报警上限不可调的问题，设计了一种新型的温度监控系统，分别介绍了硬件和软件设计的各模块。实验证明，该设计方案是可行的，为温度监控提供了一种新思路，具有良好的应用前景。
参考文献：
[1] 郭天祥.新概念51单片机C语言教程——入门提高开发拓展全攻略[M].北京:电子工业出版社,2011.
[2] 鲁成杰,惠力,杨英.C51环境下TLC2543的软件设计[J].山东科学,2010,23(5).
铂电阻范文5
【关键词】FPGA；无人飞行器；温度巡检
1.引言
目前无人飞行器主要飞行于大气对流层和平流层低层区间。该区间大气温度变化复杂，大气环境的温度过低或过高都将直接影响无人飞行器控制系统的正常工作。由于无人飞行器机身需要检测温度的部位较多，监测目标比较分散，使用单一结构的温度传感器或结冰探测仪表难以实时、全面地掌握整个机身表而温度状况，因此，本设计结合已有的民用多路测温技术，提出一种基于FPGA的适用于无人飞行器机身各部位温度检测和功能事务管理的多路温度巡检系统。该系统可在无人飞行器飞行过程中，根据需要循环监测各部位的温度状况，以便能够及早测出机身可能出现的结冰低温并向系统发出报警信号使飞机及时飞离结冰区域或开启除冰设计，从而达到保障飞行安全的目的。
2.设计方案
无人飞行器温度巡检装置的结构框图如图1所示。
本设计采用FPGA作为核心芯片，电源电路供电后，信号调理电路通过铂电阻传感器PT100将采集的电压信号通过放大器放大后送给A/D采样电路，A/D采样电路通过采样把模拟信号转换为数字信号后送给FPGA进行处理，处理数据后FPGA自动把处理结果送出，通过液晶显示并且与键盘电路设定的值进行比对，如果超出设定值范围，FPGA送出信号，使得蜂鸣器电路报警，继电器电路响应，启动加热装置，图1给出了系统的整体框图。
图1 系统硬件框图
3.硬件电路设计及实现
按照系统的功能要求，装置的硬件电路依据其功能划分为信号调理模块、A/D采样模块、FPGA最小系统模块等部分。
3.1 信号调理模块
系统采用惠斯通电桥接入铂电阻传感器PT100信号，如图2所示。
图2 信号调理模块电路
图2中INA、INB之差与PT100阻值变化呈线性关系，通过将INA、INB变化值采样再对应铂电阻传感器P100刻度表即可换算得到实测温度。考虑到铂电阻传感器PT100探头产生的信号非常微弱，很容易受到噪声干扰，所以放大电路选择单运放构成的仪表放大器。仪表放大器拥有差分式结构，对共模噪声有很强的抑制作用，同时拥有较高的输入阻抗和较小的输出阻抗，非常适合对微弱信号的放大。图2中R3，R4，R5，R6，R7，R8均采用低温漂的精密电阻，R2为多圈精密可调电阻。通过电路可以计算出：
（1）
由式（1）可看出，通过增减R8的阻值即可改变增益，得到理想的放大倍数。
3.2 A/D采样模块
系统选用AD7476作为采样芯片。该芯片是12位低功耗逐次逼近型ADC，采用单电源工作，电源电压为2.35V至5.25V，最高吞吐速率可达1MSPS，完全满足本系统的采样精度和速度的要求。该芯片内置一个低噪声、宽带宽采样保持放大器，可处理6MHz以上的输入频率。AD转换过程和数据采集过程通过CS和串行时钟SCLK进行控制，从而为器件与FPGA接口创造了条件。输入信号在CS的下降沿进行采样，而转换同时在此处启动，转换速率取决于SCLK的时钟频率。图3为AD7476的典型接线电路。
图3 AD7476典型接线电路
4.软件设计
温度巡检装置的软件以VHDL语言为基础，采样模块化的设计思路编程，分为液晶显示模块、AD采样模块、键盘输入模块、报警模块和PWM控制模块模块。图4给出了各模块之间的关系图。
图4 各模块关系框图
系统首先通过AD采样模块对温度进行采样，将采样的数据送入温度检测模块进行处理。温度检测模块的任务是计算将采样来的温度值与系统的预设值之间的差值，利用差值的大小来控制PWM模块输出脉冲宽度不同的脉冲波，通过脉冲波开控制继电器的通断，从而达到温度的恒定控制。
5.实测结果
5.1 系统的定标
首先用高精度电阻箱代替铂电阻传感器Pt100对测量系统进行定标。根据式1所示的铂电阻传感器Pt100电阻和输出电压之间的关系，通过改变电阻箱的取值来设定相对应的测试温度点标称值，经过测量系统、A/D采样的计算，得到测量温度显示值。根据初测数据对测量电路、补偿电压进行校准后，完成对系统的定标工作。
5.2 系统实测
将铂电阻传感器Pt100接入测量系统，并置入高精度恒温箱中（温控精度0.01℃）进行整个温度测量系统定标测量。测量时要注意恒温箱的密封，以提高环境温度稳定性；恒温
箱温度稳定后，每隔1min对同一温度点进行20次测量。测量温度值数据及处理结果如表2所示。由表1中数据可见，测量系统的最大误差为0.009℃，说明Pt100铂电阻传感器的定标误差较小，精度也较高，能满足高精度温度测量系统的测量要求，但温度高端误差较大，可能与恒温箱温度控制精度有关，有待于进一步定标。
表1 系统实测数据
实际温度（度） 测量温度（度） 误差值
10.000 9.9990 -0.001
20.000 20.000 0.00
30.000 30.003 0.003
40.000 40.002 0.002
50.000 49.997 -0.003
60.000 59.991 -0.009
6.结论
本文设计了基于FPGA的无人飞行器温度巡检装置的软硬件设计，该装置利用FPGA快速性、可并行性、延时固定性等特点，能够快速，准确的检测无人机的各部件温度。通过实验验证，系统的最大误差不超过0.01度，完全满足无人飞行器对温度采集的要求。
参考文献
[1]方益喜.基于PT1000的高精度温度测量系统[J].电子设计工程，2010（10）：80-82.
[2]张石锐，郑文刚，黄丹枫，等.微弱信号检测的前置放大电路设计[J].微计算机信息，2009（23）.
[3]辛颖，谢光忠.基于ZigBee协议的温度湿度无线传感器网络[J].传感器与微系统，2006（7）：28-29.
[4]徐文波.Xilinx FPGA开发实用教程[M].北京：清华大学出版社，2012.
铂电阻范文6
【关键词】随钻电阻率；存储单元；数据管理；测井
1.前言
随钻测井领域，随钻电磁波电阻率测井仪是随钻测井仪器中的重要装置，其采用电磁波工作方式，适用于各种导电和不导电类型的钻井液，能够测量地层随着深度变化的视电阻率曲线。然而在现场作业中，限于泥浆传输速率的制约，只有少数重要的数据能实时传至地面系统[1]，用于现场分析并指导钻井的钻进工作，大量的数据需要存储在仪器的存储单元中，待仪器从井底提出后，再读出存储单元中的数据并加以解释应用。所以对于随钻电阻率测井仪来说，数据的存储是其重要的功能，而存储单元的设计也就成为研究的重点之一。
2.随钻电阻率测井仪的存储单元设计
在随钻电阻率测井仪电路系统的设计中，主控电路是其控制通讯核心部分，负责该仪器对外的通讯，以及对该仪器内部逻辑的控制以及测量数据的存储。
整个主控系统的电路设计（如图1）分为实时时钟电路设计，温度采集电路设计，DSP单元设计，存储单元电路设计，随钻总线通信单元设计，随钻总线接口电路设计，电源单元设计七个部分，存储单元电路设计是主控单元电路设计的重点。
存储器模块主要包括三种类型的存储器芯片，SRAM，EEPROM和大容量FLASH。DSP与SRAM、EEPROM、FLASH以及FPGA之间，通过直接寻址式外扩并行总线进行通信，外扩并行总线主要包括16位宽数据线XD0-XD15，19位宽地址线XA0-XA19，以及写使能引脚XWE，读使能引脚XRD，片选引脚CS0，CS2，CS6引出。
而在本系统中，具有三个存储器外设以及一个FPGA芯片，因而需要使用额外的片选控制引脚，在本设计中使用通用IO口来实现。图2为存储器接口电路设计图。
各类型存储器的容量大小选择由系统需求决定。
RAM芯片在主控板中的作用是作为程序运行缓存、通信收发缓存及软件程序更新缓存的作用。该芯片采用直接并行总线寻址的方式进行存取，设计中使用DSP的Zone6空间对该芯片进行地址映射，DSP的CS6引脚连接SRAM芯片的片选引脚，DSP的读写使能引脚WR、RD分别与SRAM的读写使能引脚连接。
EEPROM在主控电路中，用于存储校正刻度参数，存储仪器运行参数，以及大容量存储器管理映射表。由于EEPROM读写寿命有限，为保证数据的有效性，在容量选择上留有冗余，用于某些单元损坏时，重新分配存储地址。
在主控板的大容量存储芯片选择中，选用NAND FLASH存储芯片。芯片的容量由系统数据采集需求决定，按照指标要求，系统数据存储容量应大于32MByte，考虑到FLASH存储芯片的易失效性，和数据存储的高可靠性，进行冗余设计。
NANDFLASH存储芯片，由于其存储器结构特点，采用非直接位寻址的结构，因而，在与DSP的接口设计中，FLASH的8位线宽数据输入输出IO口与DSP的数据总线的低8位进行连接，利用总线操作命令，对FLASH进行数据读写。同时，使用DSP的通用IO口连接FLASH片选引脚CE、写入保护引脚WP、地址锁存引脚ALE，和命令锁存引脚CLE。
3.存储单元的管理
对于随钻测井，测井数据存储是其重要功能，可靠性要求高，同时需便于管理，要求读取速度高[2]。存储器管理的目的是为系统提供一个结构化的存储器系统，能够便于测井程序的设计，便于测井数据存储，存储器有效性的验证，以及数据的上传加载等。
存储器管理设计从功能上可以分为参数表存储器管理，测井数据存储管理两大部分。参数表包括系统参数表，如刻度表、设备参数表，设备状态服务表等。测井数据存储管理包括存储器映射表，FLASH存储区，以及SRAM缓存区。
在随钻电阻率测井仪中，大多数需要存储的数据类型和大小是固定的，所有的数据长度是可预知的，因而在本设计中，采用的是静态分配方法。
对于EEPROM内的存储数据，按照固定不等长分区的方法进行划分。SRAM存储器内按照固定不等长划分。FLASH存储器内按照固定等长划分。
图3为本研究中设计的主控板存储器存储器分配结果。
4.测井数据存储程序设计
主控板在接收完一次测井周期所产生的测井数据后，直接将数据存储于FLASH中。本设计中选用的FLASH芯片支持任意地址的续存，在一次擦除后，允许多次向非重复的地址写入数据。因而，从硬件上支持这样操作。
测井数据程序按照上文介绍的存储器结构进行设计。测井数据包括存储器格式化和测井数据写入两个步骤。
存储器格式化主要包括EEPROM内索引表，存储器映射表的初始化和FLASH存储器的片内存储器有效性验证及内存擦除。内存索引表的初始化按照EEPROM内索引表定义依次进行初始化，存储器映射表的初始化实际上就是对FLASH存储器内存储单元进行验证的过程。
测井数据写入程序主要在随钻总线通信中进行调用，在主控板接收到测控板发送的一次测井数据包后，对测井数据包进行二次封装并存储。
二次封装过程在测井数据存储程序中完成。封装过程包括在帧头加上实时时钟数据和仪器温度数据，在帧尾添加总和校验数据，用于数据下载后对测井数据有效性的验证。
测井数据存储程序的运行流程如图4所示。
在随钻电阻率测井仪中，存储器的可靠性和数据的有效性，是设计的关键，在存储器软硬件设计上，要进行充分的考虑。
5.存储器可靠性分析
影响存储器可靠性的因素主要有硬件的可靠性和软件的可靠性两个因素。存储器管理在硬件设计中，综合考虑了SRAM、EEPROM、NAND FLASH三种存储器的特性。影响数据存取可靠性的因素主要有突发的断电，随机干扰，以及存储器损坏。对于EEPROM，在本设计中，采用了加密写入的方法，保证其内部数据不受上电复位等的影响，同时，在程序设计中，尽量避免对其频繁的操作，具体的，对存储器映射表采用无效置位，有效不操作的方式进行存储器映射表的更新。设计中，采用了读写寿命较长的SRAM作为缓存，保证了在频繁数据缓存的过程中，存储器不易受损坏。
存储器管理中进行了冗余设计，SRAM和EEPROM的容量大于程序中使用容量的四至五倍，在某些字节损坏的情况下，可以将存储字段整体搬移，以增强存储器使用寿命。
本存储器设计中引入了坏块管理机制，包括坏处映射，动态坏块检测和失效检测。在测井数据存储程序中，采用多重写入有效验证，对于每一帧数据的写入，严格保证其写入的有效性，当发生写入无效时，利用SRAM缓存区，对当前区段的历史数据进行整体搬移到有效区段，以保证在新数据的写入中，历史数据不受到破坏，同时新写入的数据有效存储。
6.小结
本文重点介绍了一种自主设计的混合式大容量存储器管理结构和相关程序设计，同时结合了SRAM、EEPROM、FLASH三种存储器的优点，以动态与静态结合的方式分配存储器空间。所设计的存储器管理结构分为参数表管理和大容量测井数据存储管理两个类型。参数表管理以索引表和参数表格构成文件系统，可在仪器运行时动态加载和更新。测井数据管理以存储器映射表、测井数据收发缓存和FLASH存储器固定块分区为核心构成，有效的保证数据存储的有效性。采用该结构，极大的方便了测井管理程序设计，上位机可方便的查看存储器信息，包括存储器有效空间总量，存储器坏道情况，测井数据存储情况等。
本设计应用在中海油服随钻电磁波电阻率测井仪的研制中，通过试验得到了良好的效果，可为相关设备的设计及研发提供支持。
参考文献
[1]彭欣芸.随钻测量系统信号传输方式的研究[D].西南石油大学，2011.