在工業(yè)現(xiàn)場進行數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控時通常選用儀表放大器來完成信號的調(diào)理，但其在進行長線傳輸時會產(chǎn)生以下問題：⑴由于傳輸信號是電壓信號，在傳輸過程中會受到噪聲的干擾而不純潔;⑵傳輸線的電阻會產(chǎn)生電壓降，那么接收端的信號就會產(chǎn)生誤差;⑶在現(xiàn)場如何提供儀表放大器所需要的不同工作電壓也帶來一定問題。

　　為了解決上述問題和避開相關(guān)噪聲的影響，本文借鑒工業(yè)上常用的兩線制4 mA~20 mA模擬電流環(huán)傳輸機制，其數(shù)據(jù)傳輸方式在井下具有較強的抗干擾能力，能夠有效解決可靠性問題。4 mA表示零信號，20 mA表示信號的滿刻度，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為上限來防爆，下限不取0 mA是為了能夠檢測斷線。

　　本文選用美***BB公司生產(chǎn)的兩線制V/I變換器XTR115，通過電壓信號控制輸出電流來傳輸振動信號。

　　XTR115具有如下性能特點：

　?、?XTR115屬于二線制電流變送器，可將傳感器產(chǎn)生的40 μA~200 μA弱電流信號放大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時能自動限流。

　?、?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，從而簡化了外部電源的設(shè)計。

　?、?精度***，非線性，誤差小。轉(zhuǎn)換精度可達±0.05%，非線性誤差僅為±0.003%。

　?、?專門設(shè)計了功率管接口，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)過功能器件后信號的損耗，同時也減少了電流的損耗，使傳輸?shù)骄系男盘柛訙?zhǔn)確。U1和U3的4腳輸出的是轉(zhuǎn)換后的振動電流信號，該信號將隨著電纜傳回到地面系統(tǒng)進行處理。

　　3 振動測試系統(tǒng)的調(diào)試

　　潛油電泵監(jiān)測系統(tǒng)采用三相交流電機作為實驗室條件來測試該測振系統(tǒng)能否正常工作。采集到的X軸的振動信號輸出波形。

　　通過觀察上面采集的振動波形的時域波形圖可知電機運轉(zhuǎn)正常，從其波動范圍可看出這個頻率與電機的頻率基本一致。上述波形的頻譜圖。

　　由振動頻譜圖可看出電機的X軸振動數(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)該值可求得電機轉(zhuǎn)速為：46.5×60/2=1 395 r/min，這與電機的額定轉(zhuǎn)速基本一致，表明本文所設(shè)計的振動測試系統(tǒng)所采集的數(shù)據(jù)就是電機在正常運行時的振動數(shù)據(jù)，從而說明該測試系統(tǒng)用于電機振動信號的采集是有效可行的。