專利名稱：一種測試負荷與加速度的裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種模擬抽油機的抽油運動來進行無線示功儀的研制的裝置，尤 其涉及一種有關測試負荷與加速度的裝置。
背景技術：
抽油機是通過曲柄連桿機構把電動機的旋轉運動變?yōu)槌橛蜅U的上下往復運動 來帶動深井泵的柱塞進行抽油的。示功儀是油田生產維護用的一種常用儀表，它通 過檢測抽油桿周期性上下運動時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。
目前進行無線示功儀的開發(fā)技術無法完成精準的無線示功儀的開發(fā)研制。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于解決上述問題，提供了一種測試負荷與加速度的裝置，用 來模擬抽油機的抽油運動以進行無線示功儀的研制。
本發(fā)明的技術方案為本發(fā)明揭示了一種測試負荷與加速度的裝置，包括固 定支架、電動機、活動軌道、多個活動導桿、電路板、負荷傳感器、砝碼、橡皮筋、 固定塊，該負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 機帶動固定在該活動軌道上的該些活動導桿進行周期性運動，該電路板上設有加速 度傳感器，在周期性運動時該加速度傳感器采集加速度信號并輸出，該負荷傳感器 根據該橡皮筋的伸縮狀態(tài)來產生不同的負荷信號，模擬不同位移處抽油桿上所承受 的載荷。
上述的測試負荷與加速度的裝置，其中，該電動機與該活動軌道固定到該固 定支架。
上述的測試負荷與加速度的裝置，其中，該些活動導桿之間以及該些活動導 桿與該電動機、該電路板、該活動軌道固定連接。上述的測試負荷與加速度的裝置，其中，該負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。
上述的測試負荷與加速度的裝置，其中，該電路板還設有 電源模塊，為電路板提供所需電源；
負荷傳感器信號處理電路模塊，接收并處理該負荷傳感器輸出的電壓信號； 加速度信號處理電路模塊，接收并處理該加速度傳感器輸出的電壓信號； 單片機模塊，對該負荷傳感器信號處理電路模塊和該加速度信號處理電路模 塊進行分析計算；
信號RF收發(fā)模塊，將該單片機模塊的結果發(fā)送至上位機。
本發(fā)明對比現有技術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，借助負荷傳感器結合相應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。對比現有 技術，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)明的測試負荷與加速度的裝置的較佳實施例的結構示意圖。 圖2是本發(fā)明的裝置中的電路板的較佳實施例的原理圖。 圖3是本發(fā)明的裝置中的電路板的實例的框圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的描述。
圖1示出了本發(fā)明的測試負荷與加速度的裝置的較佳實施例的結構。本發(fā)明 的測試負荷與加速度的裝置是用來模擬抽油機周期性上下運動，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，本實施例的測試負荷與加速度的裝置包括電動機l、活動導桿2、 固定支架3、活動軌道4、電路板5、負荷傳感器6、砝碼7、橡皮筋8、固定塊9、 信號輸出線10。電動機1與活動軌道4利用螺絲規(guī)定到固定支架3，活動導桿2 之間以及活動導桿2與電動機1、電路板5、活動軌道4的連接采用螺母螺帽固定。 負荷傳感器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。
利用電動機1帶動固定在活動軌道4上的活動導桿2迸行周期性運動，加速 度傳感器(在圖2中示出)裝在電路板5處。電路板5下面固定負荷傳感器6，系 統(tǒng)運動時加速度傳感器輸出信號，負荷傳感器6在運動時根據橡皮筋8的伸縮狀態(tài) 來產生不同的負荷信號，來模擬不同位移處抽油桿上所承受的載荷。此裝置即可模 擬抽油機運動，輸出加速度與負荷的信號輸入到單片機模塊(在圖2中示出)進行 處理，最后經過分析計算傳輸到上位機來繪制出模擬抽油機運動時的示功圖。
圖2進一步示出了電路板5的一個實施例的原理。請參見圖2，電路板5進一 步包括電源模塊50、加速度傳感器51、加速度信號處理電路模塊52、負荷傳感器 信號處理電路模塊53、單片機模塊54、信號RF收發(fā)模塊55。電源模塊50是對電 池的輸入電源進行轉化并對整個電路板5提供所需電源。加速度傳感器51進行系 統(tǒng)運動過程中的加速度信號采集，把信號輸入到加速度信號處理電路模塊52。負 荷傳感器6采集到的信號通過信號輸出線10傳輸到負荷傳感器信號處理電路模塊 53。采集到的加速度和負荷信號都是電壓信號，經過對應的電路處理模塊傳輸給單 片機模塊54進行分析計算，最后將計算的值通過信號RF收發(fā)模塊55發(fā)送給上位 機進行示功圖的顯示。
圖3示出了電路板5的一個實例的原理。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508、無線收發(fā)模塊509 以及外擴RAM510。單片機508采用超低功耗的微處理器MSP430F16系列芯片。固 定負荷的信號由高輸出阻抗惠根斯電橋500產生，位移信號由單軸加速度計芯片 501產生。由于兩路信號的輸出阻抗較高，因而各自用一片低功耗(uA級)儀器放 大器505、 506放大，同時進行阻抗變換。信號調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，兩路信號進入單片機508內帶的多路開關5080，并由其內置的 12位模數轉換器5081分時轉換成數字信號，經處理后，數據被存放到外擴的微功 耗SRAM510中，選用RAM的方式存儲是因為示功儀采用電池供電，除非取下電池或 電池耗盡，否則整個儀表一直有電，因而不擔心數據會丟失，平時數據保存消耗電 流小于10uA。另外，當將數據轉存到SRAM中去要比存儲到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) 送的數據采用另外一個無線中轉模塊來接收，將收到的數據通過GPRS/CDMA的方式 遠傳到后臺，并由后臺來完成示功圖的數據處理、解釋。
上述實施例是提供給本領域普通技術人員來實現或使用本發(fā)明的，本領域普 通技術人員可在不脫離本發(fā)明的發(fā)明思想的情況下，對上述實施例做出種種修改或 變化，因而本發(fā)明的保護范圍并不被上述實施例所限，而應該是符合權利要求書提 到的創(chuàng)新性特征的最大范圍。
權利要求
1、一種測試負荷與加速度的裝置，包括固定支架、電動機、活動軌道、多個活動導桿、電路板、負荷傳感器、砝碼、橡皮筋、固定塊，該負荷傳感器和該砝碼連接，該橡皮筋直接套在該固定塊上，其中該電動機帶動固定在該活動軌道上的該些活動導桿進行周期性運動，該電路板上設有加速度傳感器，在周期性運動時該加速度傳感器采集加速度信號并輸出，該負荷傳感器根據該橡皮筋的伸縮狀態(tài)來產生不同的負荷信號，模擬不同位移處抽油桿上所承受的載荷。
2、 根據權利要求l所述的測試負荷與加速度的裝置，其特征在于，該電動機 與該活動軌道固定到該固定支架。
3、 根據權利要求2所述的測試負荷與加速度的裝置，其特征在于，該些活動 導桿之間以及該些活動導桿與該電動機、該電路板、該活動軌道固定連接。
4、 根據權利要求3所述的測試負荷與加速度的裝置，其特征在于，該負荷傳 感器與該砝碼固定連接，該橡皮筋直接套在該固定塊上。
5、 根據權利要求4所述的測試負荷與加速度的裝置，其特征在于，該電路板 還設有電源模塊，為電路板提供所需電源；負荷傳感器信號處理電路模塊，接收并處理該負荷傳感器輸出的電壓信號； 加速度信號處理電路模塊，接收并處理該加速度傳感器輸出的電壓信號； 單片機模塊，對該負荷傳感器信號處理電路模塊和該加速度信號處理電路模 塊進行分析計算；信號RF收發(fā)模塊，將該單片機模塊的結果發(fā)送至上位機。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種測試負荷與加速度的裝置，用來模擬抽油機的抽油運動以進行無線示功儀的研制。其技術方案為裝置包括固定支架、電動機、活動軌道、多個活動導桿、電路板、負荷傳感器、砝碼、橡皮筋、固定塊，負荷傳感器和砝碼連接，橡皮筋直接套在固定塊上，其中電動機帶動固定在活動軌道上的活動導桿進行周期性運動，電路板上設有加速度傳感器，在周期性運動時加速度傳感器采集加速度信號并輸出，負荷傳感器根據橡皮筋的伸縮狀態(tài)來產生不同的負荷信號，模擬不同位移處抽油桿上所承受的載荷。本發(fā)明應用于無線示功儀的研制。
文檔編號E21B43/00GK101413835SQ20081020339
公開日2009年4月22日 申請日期2008年11月26日 優(yōu)先權日2008年11月26日
發(fā)明者劉志強, 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