專利名稱：一種線性位移檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種油田井下管柱線性滑動位移檢測用的一種線性 位移檢測方法。
背景技術(shù)：
目前油田在石油開采作業(yè)過程中，高溫高壓注水開采時管柱發(fā)生 伸縮滑動，常常導(dǎo)致注水封隔器損壞或發(fā)生注水失敗。為了了解注水 管柱的位移量，需要對其進(jìn)行檢測?，F(xiàn)有的直線大位移傳感器測量精 度較高，但總體結(jié)構(gòu)尺度較大，測量性能易受濕度、灰塵影響，無法 滿足井下工作條件完成位移測量。目前井下管柱滑動位移的精確測量 仍是比較難解決的問題，尚未見到具有創(chuàng)新性的報道。在高溫高壓、 含水雜質(zhì)的油水混合液中，位移測量存在諸多困難；滑動位移參考坐 標(biāo)不易選擇，滑動位移多為緩慢變化，很難通過對運(yùn)動變化量的積分 進(jìn)行檢測，滑動范圍較大，注水較深，通常的位移傳感器在井下很難 達(dá)到測量要求。因此需要研制一種在惡劣條件下測量緩慢滑動位移的 方法，實(shí)現(xiàn)較大位移量的撿測。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種線性位移檢測方法，該方法解決了現(xiàn)有 技術(shù)中存在的直線大位移傳感器結(jié)構(gòu)尺度較大，測量性能受濕度灰塵 影響，無法滿足井下位移測量的問題。
本發(fā)明其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是 一種線性位移檢測方法是以霍爾元件為核心設(shè)計(jì)的擺動式機(jī)械接觸滾輪測量位移裝置測量 線性位移的方法，該方法適宜直線大位移的測量，它以運(yùn)動部件自身 為靜止參照物，將兩物體的相對直線運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)闈L動輪的轉(zhuǎn)動，根據(jù) 測量滾動輪的轉(zhuǎn)動角度和方向計(jì)算位移量，該方法主要根據(jù)以霍爾元 件為核心的擺動式機(jī)械接觸滾輪測量位移裝置進(jìn)行測量的，該裝置由 接觸面、固定支架、擺桿、彈簧、霍爾元件、磁柱、滾動輪組成運(yùn) 動部件安裝在固定支架上，擺桿一端以鉸鏈方式固定在固定支架上， 另一端可以自由擺動，擺桿在彈簧作用下向外擺動將滾動輪壓靠到接 觸面上，滾動輪可繞軸心自由轉(zhuǎn)動，其圓表面采用耐磨材料經(jīng)防滑處 理；磁柱均布于滾動輪上，兩個開關(guān)型霍爾元件之間的夾角為磁柱分 布夾角的l、 3倍，當(dāng)固定支架隨運(yùn)動部件左右運(yùn)動時，滾動輪由于 在摩擦力作用下來回轉(zhuǎn)動。磁柱每經(jīng)過霍爾元件一次將產(chǎn)生一個脈 沖，通過比較兩個霍爾元件的脈沖波形，可測出滾動輪轉(zhuǎn)動的方向。 利用記錄的脈沖數(shù)和輪子直徑即可計(jì)算輪子在接觸面上滾動的距離， 也就是運(yùn)動物體位移，位移的計(jì)算公式為S^nD/n *C，其中S:某一 瞬時位移量，mm; D:滾輪直徑，mm; n:磁柱個數(shù)；c:某一瞬時累計(jì) 脈沖數(shù)；ti : 3. 1416。設(shè)t二 k D/n，則t是滾輪的接觸面無相對滑動 時的位移測量理論分辨率，由t的計(jì)算公式可以看出，在滾輪直徑一 定的情況下，磁柱個數(shù)越多，則分辨精度越高。利用該方法測量位移， 精度一般可以達(dá)到1-2mm。作相對直線運(yùn)動的物體高速運(yùn)動時，滾動 輪的接觸面可能會出現(xiàn)滑動，可通過以下措施保證測量的精度；減小 滾動論轉(zhuǎn)軸的摩擦力，使其自由靈活轉(zhuǎn)動；提高滾動輪圓周接觸表面摩擦系數(shù)；適當(dāng)增加彈簧張力，避免或減小滑動位移。
為了提高擺動式機(jī)械接觸滾輪測量位移裝置的測量精度和可靠
性，滾動輪及磁柱分布需要滿足一下的要求根據(jù)使用環(huán)境和測試空 間大小，確定滾動輪的厚度和直徑D;根據(jù)滾動輪結(jié)構(gòu)尺度和使用環(huán) 境選擇一定規(guī)格型號的磁柱和開關(guān)型霍爾元件；篩選磁柱，保證其磁 通強(qiáng)度基本相同；篩選霍爾元件，保證其電氣特性，尤其是靈敏度保 持一致；利用篩選后的磁柱和霍爾元件試驗(yàn)，確定霍爾元件輸出等脈
寬信號時的磁柱中心距離L;初選磁柱分布圓的直徑d0，計(jì)算磁柱個
數(shù)n，并確定最終磁柱分布圓的直徑do;設(shè) 。=^^，其中L為磁
arcsin——
柱中心距離，腿；do為初選磁柱分布圓直徑，mm; n。為磁柱個數(shù)。根
據(jù)結(jié)構(gòu)尺寸對n。的取整數(shù)，得到磁柱個數(shù)n。反求分布圓直徑
do,& = ~^;兩個霍爾元件安裝在直徑為do的圓弧上，角度相差 sm-
225/n-270/n，后兩個脈沖波形相差1/4-1/2脈寬，保證信號檢測的 可靠性。在保證滾動輪及磁柱分布的相對位置后，位移測試裝置方可 得到正確的信號。該位移測量方法的信號檢測處理系統(tǒng)由霍爾元件， 信號調(diào)整電路，單片機(jī)、存儲器、時鐘電路以及通訊顯示模塊構(gòu)成 開關(guān)型霍爾元件的輸出信號經(jīng)信號調(diào)理電路放大濾波處理后輸入 bl、 b2 口；由于物體運(yùn)動的速度不定，霍爾元件輸出的脈沖時間間 隔可能會相差很大，故單片機(jī)的信號采集采用中斷方式，以保證系統(tǒng) 對高低速運(yùn)動時的輸出信號都有良好的相應(yīng)，這種工作方式也有利于 提高單片機(jī)的運(yùn)行效率，避免單片機(jī)的無效查詢，進(jìn)而降低系統(tǒng)功耗，將單片機(jī)的bl輸入口設(shè)為中斷口，脈沖上升沿觸發(fā)，b2輸入口設(shè)為 電平采樣口，當(dāng)然也可以設(shè)置成其它中斷和電平采集方式，只要保證 兩個通道的對比采樣關(guān)系即可，盡管脈沖信號的脈寬可能不同，但兩 個通道的脈沖電平對應(yīng)關(guān)系是一致的。具體采集方式以圖1中四磁柱
輸出等脈寬信號為例加以說明當(dāng)固定支架整體由右向左運(yùn)動時，滾 動輪順時針轉(zhuǎn)動。根據(jù)兩個霍爾元件與磁柱的初始相對位置不同，輪 子轉(zhuǎn)動一周時，單片機(jī)bl、 b2輸入口的波形呈現(xiàn)四種狀態(tài)，其波形
如圖3.通過比較四種波形，可以發(fā)現(xiàn)無論bl、 b2輸入口的初始狀態(tài) 為1/0、 1/1、 0/0、 0/1，輸入波形的對應(yīng)關(guān)系是一致的，即第2到 第4組的波形可以由第一組波形按照時間序列左平移一定的相位得 到；同理可以畫出固定支架整體由左向右運(yùn)動，即滾動輪逆時針轉(zhuǎn)動 的波形。通過對比分析，可以發(fā)現(xiàn)滾動輪逆時針轉(zhuǎn)動的波形與順時針 轉(zhuǎn)動的波形在相位上正好相反。由于bl、 b2輸入口的波形始終保持' 著連續(xù)一致的對應(yīng)關(guān)系，滾動輪來回滾動產(chǎn)生的波形完全可以由一組 波形在某一時間點(diǎn)A處，按時間序列向左右兩邊展開得到見圖4。在 圖4中，該滾動輪順時針轉(zhuǎn)動時位移方向?yàn)檎?。單片機(jī)的bl輸入口 電平信號在某一時間點(diǎn)x0處，由0轉(zhuǎn)變?yōu)?，脈沖上升沿觸發(fā)單片 機(jī)中斷中斷程序查詢b2輸入口電平，若為0，則說明物體向正方向 運(yùn)動，累計(jì)脈沖板加l，當(dāng)滾動方向不變時，脈沖數(shù)將不斷累加，若 某一時刻，滾動輪變向?yàn)槟鏁r針轉(zhuǎn)動，則在xl時間點(diǎn)處，bl輸出口 脈沖上升沿觸發(fā)單片機(jī)中斷。由b2輸入口電平信號為1，可判斷滾 動輪變向?yàn)槟鏁r針轉(zhuǎn)動，累計(jì)脈沖數(shù)減l.單片機(jī)按照一定的時間間隔把變化后的累計(jì)脈沖數(shù)和變化發(fā)生的時間保存到存儲器中，供計(jì)算 處理。利用位移i十算公式計(jì)算位移S-^C，其中S為某一瞬時
位移量，mm; D滾動輪直徑，mm; n磁柱分布個數(shù)；C某一瞬時脈沖 數(shù)。該位移檢測方法可用于石油測試管柱井下位移的檢測，也可用于 其它行業(yè)管道測量時的長度定位。
本發(fā)明的有益效果是該位移測量方法將直線位移轉(zhuǎn)化為角位移 測量，并基于霍爾元件進(jìn)行電平計(jì)數(shù)和方向判別，有一定的創(chuàng)新；該 測量方法的測量量程為無窮大，適合直線大位移且精度很高的場合測 量；該位移測量方法中的測量裝置體積小，結(jié)構(gòu)簡單，具有很強(qiáng)適應(yīng) 性，可應(yīng)用在潮濕、高溫等惡劣環(huán)境中。


-
圖1為擺動式機(jī)械接觸滾輪測量位移裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是信號測量處理模塊示意圖。
圖3為滾動輪順時針轉(zhuǎn)動波形示意圖。
圖4為滾動輪波形展開示意圖。
圖中1、接觸面，2、固定支架，3、擺桿，4、彈簧，5、霍爾元 件，6、磁柱，7、滾動輪，bl、 b2為單片機(jī)。
具體實(shí)施例方式
在圖1中，擺動式機(jī)械接觸滾輪測量位移裝置由接觸面l、固定 支架2、擺桿3、彈簧4、霍爾元件5、磁柱6、滾動輪7組成運(yùn)動 部件安裝在固定支架2上，擺桿3 —端以鉸鏈方式固定在固定支架2 上，另一端可以自由擺動，擺桿3在彈簧4作用下向外擺動將滾動輪7壓靠到接觸面1上，滾動輪7可繞軸心自由轉(zhuǎn)動，其圓表面采用耐
磨材料經(jīng)防滑處理；磁柱6均布于滾動輪7上，兩個開關(guān)型霍爾元件 之間的夾角為磁柱分布夾角的1、 3倍；當(dāng)固定支架2隨運(yùn)動部件左 右運(yùn)動時，滾動輪由于在摩擦力作用下來回轉(zhuǎn)動。磁柱6每經(jīng)過霍爾 元件一次將產(chǎn)生一個脈沖，通過比較兩個霍爾元件的脈沖波形，可測 出滾動輪7轉(zhuǎn)動的方向。利用記錄的脈沖數(shù)和輪子直徑即可計(jì)算輪子 在接觸面l上滾動的距離，也就是運(yùn)動物體位移，位移的計(jì)算公式為 S二丌D/n.C，其中S:某一瞬時位移量，mm; D:滾輪直徑，mm; n: 磁柱個數(shù)；c:某一瞬時累計(jì)脈沖數(shù)；ox: 3.1416。設(shè)t二oxD/n，則t 是滾輪的接觸面無相對滑動時的位移測量理論分辨率，由t的計(jì)算公 式可以看出，在滾輪直徑一定的情況下，磁柱個數(shù)越多，則分辨率越 高。利用該方法測量位移，精度一般可以達(dá)到l-2mm。作相對直線運(yùn) 動的物體高速運(yùn)動時，滾動輪的接觸面可能會出現(xiàn)滑動，可通過以下 措施保證測量的精度;減小滾動論轉(zhuǎn)軸的摩擦力，使其自由靈活轉(zhuǎn)動； 提高滾動輪圓周接觸表面摩擦系數(shù)；適當(dāng)增加彈簧張力，避免或減小 滑動位移。為了提高擺動式機(jī)械接觸滾輪測量位移裝置的測量精度和 可靠性，滾動輪及磁柱分布需要滿足一下的要求根據(jù)使用環(huán)境和測
試空間大小，確定滾動輪的厚度和直徑D;根據(jù)滾動輪結(jié)構(gòu)尺寸和使 用環(huán)境選擇一定規(guī)格型號的磁柱6和開關(guān)型霍爾元件；篩選磁柱，保 證其磁通強(qiáng)度基本相同；篩選霍爾元件，保證其電氣特性，尤其是靈
敏度保持一致；利用篩選后的磁柱和霍爾元件試驗(yàn)，確定霍爾元件輸
出等脈寬信號時的磁柱中心距離L;初選磁柱分布圓的直徑d0，計(jì)算磁柱個數(shù)n，并確定最終磁柱分布圓的直徑do;設(shè) =~^，其中
arcsin——
L為磁柱中心距離，mm;do為初選磁柱分布圓直徑，mm; n。為磁柱個 數(shù)。根據(jù)結(jié)構(gòu)尺寸對n。的取整數(shù)，得到磁柱個數(shù)n。反求分布圓直徑
do，&="4^;兩個霍爾元件安^在:t徑為do ^圓 瓜±，角^禾目M
sm-
w
225/n-270/n，后兩個脈沖波形相差1/4-1/2脈寬，保證信號檢測的 可靠性。
在圖2中，在保證滾動輪及磁柱分布的相對位置后，位移測試裝 置方可得到正確的信號。該位移測量方法的信號檢測處理系統(tǒng)由霍爾 元件，信號調(diào)整電路，單片機(jī)、存儲器、時鐘電路以及通訊顯示模塊 構(gòu)成開關(guān)型霍爾元件的輸出信號經(jīng)信號調(diào)理電路放大濾波處理后輸 入bl、 b2口；由于物體運(yùn)動的速度不定，霍爾元件輸出的脈沖時間 間隔可能會相差很大，故單片機(jī)的信號采集采用中斷方式，以保證系 統(tǒng)對高低速運(yùn)動時的輸出信號都有良好的相應(yīng)，這種工作方式也有利 于提高單片機(jī)的運(yùn)行效率，避免單片機(jī)的無效査詢，進(jìn)而降低系統(tǒng)功 耗，將單片機(jī)的bl輸入口設(shè)為中斷口，脈沖上升沿觸發(fā)，b2輸入口 設(shè)為電平采樣口，當(dāng)然也可以設(shè)置成其它中斷和電平采集方式，只要 保證兩個通道的對比采樣關(guān)系即可，盡管脈沖信號的脈寬可能不同， 但兩個通道的脈沖電平對應(yīng)關(guān)系是一致的。
在圖3中，以圖1中的測量位移裝置輸出信號通過單片機(jī)而采集 四種波形狀態(tài)，當(dāng)固定支架整體由右向左運(yùn)動時，滾動輪順時針轉(zhuǎn)動。 根據(jù)兩個霍爾元件與磁柱的初始相對位置不同，輪子轉(zhuǎn)動一周時，單片機(jī)bl、 b2輸入口的波形呈現(xiàn)四種狀態(tài)，其波形如圖3.通過比較四 種波形，可以發(fā)現(xiàn)無論bl、 b2輸入口的初始狀態(tài)為1/0、 1/1、 0/0、 0/1，輸入波形的對應(yīng)關(guān)系是一致的，即第2到第4組的波形可以由 第一組波形按照時間序列左平移一定的相位得到。
在圖4中，同理可以畫出固定支架整體由左向右運(yùn)動，即滾動輪 逆時針轉(zhuǎn)動的波形。通過對比分析，可以發(fā)現(xiàn)滾動輪逆時針轉(zhuǎn)動的波 形與順時針轉(zhuǎn)動的波形在相位上正好相反。由于bl、 b2輸入口的波 形始終保持著連續(xù)一致的對應(yīng)關(guān)系，滾動輪來回滾動產(chǎn)生的波形完全 可以由一組波形在某一時間點(diǎn)A處，按時間序列向左右兩邊展開得到 見圖4。在圖4中，該滾動輪順時針轉(zhuǎn)動時位移方向?yàn)檎?。單片機(jī)的 bl輸入口電平信號在某一時間點(diǎn)x0處，由0轉(zhuǎn)變?yōu)?，脈沖上升沿 觸發(fā)單片機(jī)中斷中斷程序査詢b2輸入口電平，若為0，則說明物體 向正方向運(yùn)動，累計(jì)脈沖板加l，當(dāng)滾動方向不變時，脈沖數(shù)將不斷 累加，若某一時刻，滾動輪變向?yàn)槟鏁r針轉(zhuǎn)動，則在xl時間點(diǎn)處， bl輸出口脈沖上升沿觸發(fā)單片機(jī)中斷。由b2輸入口電平信號為1， 可判斷滾動輪變向?yàn)槟鏁r針轉(zhuǎn)動，累計(jì)脈沖數(shù)減l.單片機(jī)按照一定 的時間間隔把變化后的累計(jì)脈沖數(shù)和變化發(fā)生的時間保存到存儲器 中，供計(jì)算處理。利用位移計(jì)算公式計(jì)算就可計(jì)算出某物體的位移量。
權(quán)利要求
1、一種線性位移檢測方法，該方法以霍爾元件為核心而設(shè)計(jì)的擺動式機(jī)械接觸滾輪測量位移裝置測量線性位移的方法，它是以運(yùn)動部件自身為靜止參照物，將兩物體的相對直線運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)闈L動輪的轉(zhuǎn)動，根據(jù)測量滾動輪的轉(zhuǎn)動角度和方向計(jì)算位移量；擺動式機(jī)械接觸滾輪測量位移裝置，由接觸面(1)、固定支架(2)、擺桿(3)、彈簧(4)、霍爾元件(5)、磁柱(6)、滾動輪(7)組成，其特征在于運(yùn)動部件安裝在固定支架(2)上，擺桿(3)一端以鉸鏈方式固定在固定支架(2)上，另一端可以自由擺動，擺桿(3)在彈簧(4)作用下向外擺動將滾動輪(7)壓靠到接觸面(1)上，滾動輪(7)可繞軸心自由轉(zhuǎn)動，其圓表面采用耐磨材料經(jīng)防滑處理；磁柱(6)均布于滾動輪(7)上，兩個開關(guān)型霍爾元件之間的夾角為磁柱分布夾角的1、3倍；當(dāng)固定支架(2)隨運(yùn)動部件左右運(yùn)動時，滾動輪由于在摩擦力作用下來回轉(zhuǎn)動；磁柱(6)每經(jīng)過霍爾元件一次將產(chǎn)生一個脈沖，通過比較兩個霍爾元件的脈沖波形，可測出滾動輪(7)轉(zhuǎn)動的方向；利用記錄的脈沖數(shù)和輪子直徑即可計(jì)算輪子在接觸面(1)上滾動的距離，也就是運(yùn)動物體位移，位移的計(jì)算公式為S＝πD/n·C，其中S某一瞬時位移量，mm；D滾輪直徑，mm；n磁柱個數(shù)；c某一瞬時累計(jì)脈沖數(shù)；π3.1416。設(shè)t＝πD/n，則t是滾輪的接觸面無相對滑動時的位移測量理論分辨率，由t的計(jì)算公式可以看出，在滾輪直徑一定的情況下，磁柱個數(shù)越多，則分辨精度越高；利用該方法測量位移，精度一般可以達(dá)到1-2mm。作相對直線運(yùn)動的物體高速運(yùn)動時，滾動輪的接觸面可能會出現(xiàn)滑動，可通過以下措施保證測量的精度；減小滾動論轉(zhuǎn)軸的摩擦力，使其自由靈活轉(zhuǎn)動；提高滾動輪圓周接觸表面摩擦系數(shù)；適當(dāng)增加彈簧張力，避免或減小滑動位移；為了提高擺動式機(jī)械接觸滾輪測量位移裝置的測量精度和可靠性，滾動輪及磁柱分布需要滿足一下的要求根據(jù)使用環(huán)境和測試空間大小，確定滾動輪的厚度和直徑D；根據(jù)滾動輪結(jié)構(gòu)尺度和使用環(huán)境選擇一定規(guī)格型號的磁柱(6)和開關(guān)型霍爾元件；篩選磁柱(6)，保證其磁通強(qiáng)度基本相同；篩選霍爾元件(5)，保證其電氣特性，尤其是靈敏度保持一致；利用篩選后的磁柱和霍爾元件試驗(yàn)，確定霍爾元件輸出等脈寬信號時的磁柱中心距離L；初選磁柱分布圓的直徑do，計(jì)算磁柱個數(shù)n，并確定最終磁柱分布圓的直徑do；設(shè)其中L為磁柱中心距離，mm；do為初選磁柱分布圓直徑，mm；no為磁柱個數(shù)；根據(jù)結(jié)構(gòu)尺寸對no的取整數(shù)，得到磁柱個數(shù)no反求分布圓直徑do，兩個霍爾元件安裝在直徑為do的圓弧上，角度相差225/n-270/n，后兩個脈沖波形相差1/4-1/2脈寬，保證信號檢測的可靠性；在保證滾動輪及磁柱分布的相對位置后，位移測試裝置方可得到正確的信號；該位移測量方法的信號檢測處理系統(tǒng)由霍爾元件，信號調(diào)整電路，單片機(jī)、存儲器、時鐘電路以及通訊顯示模塊構(gòu)成開關(guān)型霍爾元件的輸出信號經(jīng)信號調(diào)理電路放大濾波處理后輸入b1、b2口；由于物體運(yùn)動的速度不定，霍爾元件輸出的脈沖時間間隔可能會相差很大，故單片機(jī)的信號采集采用中斷方式，以保證系統(tǒng)對高低速運(yùn)動時的輸出信號都有良好的相應(yīng)，這種工作方式也有利于提高單片機(jī)的運(yùn)行效率，避免單片機(jī)的無效查詢，進(jìn)而降低系統(tǒng)功耗，將單片機(jī)的b1輸入口設(shè)為中斷口，脈沖上升沿觸發(fā)，b2輸入口設(shè)為電平采樣口，當(dāng)然也可以設(shè)置成其它中斷和電平采集方式，只要保證兩個通道的對比采樣關(guān)系即可，盡管脈沖信號的脈寬可能不同，但兩個通道的脈沖電平對應(yīng)關(guān)系是一致的；以測量位移裝置輸出信號通過單片機(jī)而采集四種波形狀態(tài)為例，當(dāng)固定支架整體由右向左運(yùn)動時，滾動輪順時針轉(zhuǎn)動；根據(jù)兩個霍爾元件與磁柱的初始相對位置不同，輪子轉(zhuǎn)動一周時，單片機(jī)b1、b2輸入口的波形呈現(xiàn)四種狀態(tài)，其波形如圖3.通過比較四種波形，可以發(fā)現(xiàn)無論b1、b2輸入口的初始狀態(tài)為1/0、1/1、0/0、0/1，輸入波形的對應(yīng)關(guān)系是一致的，即第2到第4組的波形可以由第一組波形按照時間序列左平移一定的相位得到；同理可以畫出固定支架整體由左向右運(yùn)動，即滾動輪逆時針轉(zhuǎn)動的波形。通過對比分析，可以發(fā)現(xiàn)滾動輪逆時針轉(zhuǎn)動的波形與順時針轉(zhuǎn)動的波形在相位上正好相反；由于b1、b2輸入口的波形始終保持著連續(xù)一致的對應(yīng)關(guān)系，滾動輪來回滾動產(chǎn)生的波形完全可以由一組波形在某一時間點(diǎn)A處，按時間序列向左右兩邊展開得到見圖4。在圖4中，該滾動輪順時針轉(zhuǎn)動時位移方向?yàn)檎纹瑱C(jī)的b1輸入口電平信號在某一時間點(diǎn)x0處，由0轉(zhuǎn)變?yōu)?，脈沖上升沿觸發(fā)單片機(jī)中斷中斷程序查詢b2輸入口電平，若為0，則說明物體向正方向運(yùn)動，累計(jì)脈沖板加1，當(dāng)滾動方向不變時，脈沖數(shù)將不斷累加，若某一時刻，滾動輪變向?yàn)槟鏁r針轉(zhuǎn)動，則在x1時間點(diǎn)處，b1輸出口脈沖上升沿觸發(fā)單片機(jī)中斷。由b2輸入口電平信號為1，可判斷滾動輪變向?yàn)槟鏁r針轉(zhuǎn)動，累計(jì)脈沖數(shù)減1；單片機(jī)按照一定的時間間隔把變化后的累計(jì)脈沖數(shù)和變化發(fā)生的時間保存到存儲器中，供計(jì)算處理；利用位移計(jì)算公式計(jì)算就可計(jì)算出某物體的位移量。
全文摘要
一種油田井下管柱線性滑動位移檢測用的一種線性位移檢測方法。它是以霍爾元件為核心設(shè)計(jì)的擺動式機(jī)械接觸滾輪測量位移裝置測量線性位移的方法，它以兩物體的相對直線運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)闈L動輪的轉(zhuǎn)動，根據(jù)測量滾動輪的轉(zhuǎn)動角度和方向計(jì)算位移量，該裝置由接觸面、固定支架、擺桿、彈簧、霍爾元件、磁柱、滾動輪組成。該位移測量方法的信號檢測處理系統(tǒng)由霍爾元件，信號調(diào)整電路，單片機(jī)、存儲器、時鐘電路以及通訊顯示模塊構(gòu)成。位移的計(jì)算公式為S＝πD/n·C，S某一瞬時位移量；D滾輪直徑；n磁柱個數(shù)；c某一瞬時累計(jì)脈沖數(shù)。該方法解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的直線大位移傳感器結(jié)構(gòu)尺度較大，測量性能受潮濕灰塵影響，無法完成井下位移測量的問題。該方法可廣泛應(yīng)用于油田井下管柱位移測量。
文檔編號G01B7/02GK101413779SQ20081022897
公開日2009年4月22日 申請日期2008年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月24日
發(fā)明者雷 余, 吳興國, 晨 喻, 尚憲飛, 朱太輝, 敏 李, 李敬東, 王春杰, 濤 蘇, 旭 鄧, 陳振剛 申請人:中國石油集團(tuán)長城鉆探工程有限公司