專利名稱：一種測試負(fù)荷與加速度的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種模擬抽油機(jī)的抽油運(yùn)動(dòng)來進(jìn)行無線示功儀的研制的裝置，尤 其涉及一種有關(guān)測試負(fù)荷與加速度的裝置。
背景技術(shù)：
抽油機(jī)是通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)把電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)槌橛蜅U的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng) 來帶動(dòng)深井泵的柱塞進(jìn)行抽油的。示功儀是油田生產(chǎn)維護(hù)用的一種常用儀表，它通 過檢測抽油桿周期性上下運(yùn)動(dòng)時(shí)不同位移處抽油桿上所承受的載荷來反映油井的 工作狀況。
目前進(jìn)行無線示功儀的開發(fā)技術(shù)無法完成精準(zhǔn)的無線示功儀的開發(fā)研制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決上述問題，提供了一種測試負(fù)荷與加速度的裝置，用 來模擬抽油機(jī)的抽油運(yùn)動(dòng)以進(jìn)行無線示功儀的研制。
本發(fā)明的技術(shù)方案為本發(fā)明揭示了一種測試負(fù)荷與加速度的裝置，包括固 定支架、電動(dòng)機(jī)、活動(dòng)軌道、多個(gè)活動(dòng)導(dǎo)桿、電路板、負(fù)荷傳感器、砝碼、橡皮筋、 固定塊，該負(fù)荷傳感器和該砝碼連接，該橡皮筋直接套在該固定塊上，其中該電動(dòng) 機(jī)帶動(dòng)固定在該活動(dòng)軌道上的該些活動(dòng)導(dǎo)桿進(jìn)行周期性運(yùn)動(dòng)，該電路板上設(shè)有加速 度傳感器，在周期性運(yùn)動(dòng)時(shí)該加速度傳感器采集加速度信號(hào)并輸出，該負(fù)荷傳感器 根據(jù)該橡皮筋的伸縮狀態(tài)來產(chǎn)生不同的負(fù)荷信號(hào)，模擬不同位移處抽油桿上所承受 的載荷。
上述的測試負(fù)荷與加速度的裝置，其中，該電動(dòng)機(jī)與該活動(dòng)軌道固定到該固 定支架。
上述的測試負(fù)荷與加速度的裝置，其中，該些活動(dòng)導(dǎo)桿之間以及該些活動(dòng)導(dǎo) 桿與該電動(dòng)機(jī)、該電路板、該活動(dòng)軌道固定連接。上述的測試負(fù)荷與加速度的裝置，其中，該負(fù)荷傳感器與該砝碼固定連接， 該橡皮筋直接套在該固定塊上。
上述的測試負(fù)荷與加速度的裝置，其中，該電路板還設(shè)有 電源模塊，為電路板提供所需電源；
負(fù)荷傳感器信號(hào)處理電路模塊，接收并處理該負(fù)荷傳感器輸出的電壓信號(hào)； 加速度信號(hào)處理電路模塊，接收并處理該加速度傳感器輸出的電壓信號(hào)； 單片機(jī)模塊，對該負(fù)荷傳感器信號(hào)處理電路模塊和該加速度信號(hào)處理電路模 塊進(jìn)行分析計(jì)算；
信號(hào)RF收發(fā)模塊，將該單片機(jī)模塊的結(jié)果發(fā)送至上位機(jī)。
本發(fā)明對比現(xiàn)有技術(shù)有如下的有益效果本發(fā)明的裝置借助加速度傳感器來 測量位移，借助負(fù)荷傳感器結(jié)合相應(yīng)重量砝碼和橡皮筋來測量抽油桿上所承受的載 荷，從而通過不同位移處抽油桿上所承受的載荷來反映油井的工作狀況。對比現(xiàn)有 技術(shù)，能以更簡單有效的方式為研制示功儀提供方便。


圖1是本發(fā)明的測試負(fù)荷與加速度的裝置的較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是本發(fā)明的裝置中的電路板的較佳實(shí)施例的原理圖。 圖3是本發(fā)明的裝置中的電路板的實(shí)例的框圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
圖1示出了本發(fā)明的測試負(fù)荷與加速度的裝置的較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明 的測試負(fù)荷與加速度的裝置是用來模擬抽油機(jī)周期性上下運(yùn)動(dòng)，并通過不同位移處 抽油桿上所承受的載荷來反映油井的工作狀況。
請參見圖1，本實(shí)施例的測試負(fù)荷與加速度的裝置包括電動(dòng)機(jī)l、活動(dòng)導(dǎo)桿2、 固定支架3、活動(dòng)軌道4、電路板5、負(fù)荷傳感器6、砝碼7、橡皮筋8、固定塊9、 信號(hào)輸出線10。電動(dòng)機(jī)1與活動(dòng)軌道4利用螺絲規(guī)定到固定支架3，活動(dòng)導(dǎo)桿2 之間以及活動(dòng)導(dǎo)桿2與電動(dòng)機(jī)1、電路板5、活動(dòng)軌道4的連接采用螺母螺帽固定。 負(fù)荷傳感器6與砝碼7的連接固定采用螺紋桿與螺帽，橡皮筋9直接套在地面的固定塊9上。
利用電動(dòng)機(jī)1帶動(dòng)固定在活動(dòng)軌道4上的活動(dòng)導(dǎo)桿2迸行周期性運(yùn)動(dòng)，加速 度傳感器(在圖2中示出)裝在電路板5處。電路板5下面固定負(fù)荷傳感器6，系 統(tǒng)運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度傳感器輸出信號(hào)，負(fù)荷傳感器6在運(yùn)動(dòng)時(shí)根據(jù)橡皮筋8的伸縮狀態(tài) 來產(chǎn)生不同的負(fù)荷信號(hào)，來模擬不同位移處抽油桿上所承受的載荷。此裝置即可模 擬抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)，輸出加速度與負(fù)荷的信號(hào)輸入到單片機(jī)模塊(在圖2中示出)進(jìn)行 處理，最后經(jīng)過分析計(jì)算傳輸?shù)缴衔粰C(jī)來繪制出模擬抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)的示功圖。
圖2進(jìn)一步示出了電路板5的一個(gè)實(shí)施例的原理。請參見圖2，電路板5進(jìn)一 步包括電源模塊50、加速度傳感器51、加速度信號(hào)處理電路模塊52、負(fù)荷傳感器 信號(hào)處理電路模塊53、單片機(jī)模塊54、信號(hào)RF收發(fā)模塊55。電源模塊50是對電 池的輸入電源進(jìn)行轉(zhuǎn)化并對整個(gè)電路板5提供所需電源。加速度傳感器51進(jìn)行系 統(tǒng)運(yùn)動(dòng)過程中的加速度信號(hào)采集，把信號(hào)輸入到加速度信號(hào)處理電路模塊52。負(fù) 荷傳感器6采集到的信號(hào)通過信號(hào)輸出線10傳輸?shù)截?fù)荷傳感器信號(hào)處理電路模塊 53。采集到的加速度和負(fù)荷信號(hào)都是電壓信號(hào)，經(jīng)過對應(yīng)的電路處理模塊傳輸給單 片機(jī)模塊54進(jìn)行分析計(jì)算，最后將計(jì)算的值通過信號(hào)RF收發(fā)模塊55發(fā)送給上位 機(jī)進(jìn)行示功圖的顯示。
圖3示出了電路板5的一個(gè)實(shí)例的原理。請參見圖3，電路板5包括高輸出阻 抗惠根斯電橋500、單軸加速度計(jì)芯片501、超低靜態(tài)電流LDO穩(wěn)壓管502、低通 濾波503、 504、儀器放大器505、 506、電池507、單片機(jī)508、無線收發(fā)模塊509 以及外擴(kuò)RAM510。單片機(jī)508采用超低功耗的微處理器MSP430F16系列芯片。固 定負(fù)荷的信號(hào)由高輸出阻抗惠根斯電橋500產(chǎn)生，位移信號(hào)由單軸加速度計(jì)芯片 501產(chǎn)生。由于兩路信號(hào)的輸出阻抗較高，因而各自用一片低功耗(uA級(jí))儀器放 大器505、 506放大，同時(shí)進(jìn)行阻抗變換。信號(hào)調(diào)理的上電控制由超低靜態(tài)電流LDO 穩(wěn)壓管502的使能端控制，配合軟件部分間歇式采集工作模式，主要目的是為了降 低功耗。接下來，兩路信號(hào)進(jìn)入單片機(jī)508內(nèi)帶的多路開關(guān)5080，并由其內(nèi)置的 12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器5081分時(shí)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，經(jīng)處理后，數(shù)據(jù)被存放到外擴(kuò)的微功 耗SRAM510中，選用RAM的方式存儲(chǔ)是因?yàn)槭竟x采用電池供電，除非取下電池或 電池耗盡，否則整個(gè)儀表一直有電，因而不擔(dān)心數(shù)據(jù)會(huì)丟失，平時(shí)數(shù)據(jù)保存消耗電 流小于10uA。另外，當(dāng)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到SRAM中去要比存儲(chǔ)到FLASH或EEPR0M中耗電流低得 多，激活芯片電流可以做到小于2mA，從而大大降低了功耗。最后，無線示功儀發(fā) 送的數(shù)據(jù)采用另外一個(gè)無線中轉(zhuǎn)模塊來接收，將收到的數(shù)據(jù)通過GPRS/CDMA的方式 遠(yuǎn)傳到后臺(tái)，并由后臺(tái)來完成示功圖的數(shù)據(jù)處理、解釋。
上述實(shí)施例是提供給本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來實(shí)現(xiàn)或使用本發(fā)明的，本領(lǐng)域普 通技術(shù)人員可在不脫離本發(fā)明的發(fā)明思想的情況下，對上述實(shí)施例做出種種修改或 變化，因而本發(fā)明的保護(hù)范圍并不被上述實(shí)施例所限，而應(yīng)該是符合權(quán)利要求書提 到的創(chuàng)新性特征的最大范圍。
權(quán)利要求
1、一種測試負(fù)荷與加速度的裝置，包括固定支架、電動(dòng)機(jī)、活動(dòng)軌道、多個(gè)活動(dòng)導(dǎo)桿、電路板、負(fù)荷傳感器、砝碼、橡皮筋、固定塊，該負(fù)荷傳感器和該砝碼連接，該橡皮筋直接套在該固定塊上，其中該電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)固定在該活動(dòng)軌道上的該些活動(dòng)導(dǎo)桿進(jìn)行周期性運(yùn)動(dòng)，該電路板上設(shè)有加速度傳感器，在周期性運(yùn)動(dòng)時(shí)該加速度傳感器采集加速度信號(hào)并輸出，該負(fù)荷傳感器根據(jù)該橡皮筋的伸縮狀態(tài)來產(chǎn)生不同的負(fù)荷信號(hào)，模擬不同位移處抽油桿上所承受的載荷。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的測試負(fù)荷與加速度的裝置，其特征在于，該電動(dòng)機(jī) 與該活動(dòng)軌道固定到該固定支架。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的測試負(fù)荷與加速度的裝置，其特征在于，該些活動(dòng) 導(dǎo)桿之間以及該些活動(dòng)導(dǎo)桿與該電動(dòng)機(jī)、該電路板、該活動(dòng)軌道固定連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的測試負(fù)荷與加速度的裝置，其特征在于，該負(fù)荷傳 感器與該砝碼固定連接，該橡皮筋直接套在該固定塊上。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的測試負(fù)荷與加速度的裝置，其特征在于，該電路板 還設(shè)有電源模塊，為電路板提供所需電源；負(fù)荷傳感器信號(hào)處理電路模塊，接收并處理該負(fù)荷傳感器輸出的電壓信號(hào)； 加速度信號(hào)處理電路模塊，接收并處理該加速度傳感器輸出的電壓信號(hào)； 單片機(jī)模塊，對該負(fù)荷傳感器信號(hào)處理電路模塊和該加速度信號(hào)處理電路模 塊進(jìn)行分析計(jì)算；信號(hào)RF收發(fā)模塊，將該單片機(jī)模塊的結(jié)果發(fā)送至上位機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種測試負(fù)荷與加速度的裝置，用來模擬抽油機(jī)的抽油運(yùn)動(dòng)以進(jìn)行無線示功儀的研制。其技術(shù)方案為裝置包括固定支架、電動(dòng)機(jī)、活動(dòng)軌道、多個(gè)活動(dòng)導(dǎo)桿、電路板、負(fù)荷傳感器、砝碼、橡皮筋、固定塊，負(fù)荷傳感器和砝碼連接，橡皮筋直接套在固定塊上，其中電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)固定在活動(dòng)軌道上的活動(dòng)導(dǎo)桿進(jìn)行周期性運(yùn)動(dòng)，電路板上設(shè)有加速度傳感器，在周期性運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度傳感器采集加速度信號(hào)并輸出，負(fù)荷傳感器根據(jù)橡皮筋的伸縮狀態(tài)來產(chǎn)生不同的負(fù)荷信號(hào)，模擬不同位移處抽油桿上所承受的載荷。本發(fā)明應(yīng)用于無線示功儀的研制。
文檔編號(hào)E21B43/00GK101413835SQ20081020339
公開日2009年4月22日 申請日期2008年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月26日
發(fā)明者劉志強(qiáng), 畢東杰 申請人:上海神開石油化工裝備股份有限公司;上海神開石油科技有限公司