便攜式絞車傳感器測試系統(tǒng)的研究與分析

吳春梅，劉開緒，趙勇，李瑞英

（1.大慶師范學院機電工程學院，黑龍江大慶，163712; 2.大慶油田電力集團供電二公司，黑龍江大慶，163712）

1　研究的意義

隨著傳感技術、計算機技術和通訊技術的飛速發(fā)展，對設備的檢定顯得尤為重要。項目主要針對鉆井所用絞車傳感器進行現(xiàn)場檢測來展開研究，大慶油田在鉆井行業(yè)對現(xiàn)場使用中的傳感器進行檢定并給出結果的檢測設備還沒有。本文提出一種新型的便攜式的復合脈沖變送器對絞車傳感器進行現(xiàn)場檢測，該結構不需要攜帶許多機械設備去進行現(xiàn)場檢定，快速便捷，檢測后直接給出結果，這樣既節(jié)省了很多人力物力又提高檢測效率，降低運輸成本，對于降低鉆井成本是非常有利的。在檢測中如果發(fā)現(xiàn)絞車傳感器檢測不準確，有脈沖的丟失，則在現(xiàn)場直接對其進行更換，同時將檢測信息錄入系統(tǒng)便于下次檢測時調用查看。

2　絞車傳感器測試硬件系統(tǒng)結構

如圖2所示由伺服電機帶動復合碼盤旋轉，當遮光片(光齒)導通紅外線時，紅外線照射到光敏三極管的基級,三極管處于導通狀態(tài)，輸出腳A(B)輸出高電平。由于絞車傳感器單圈產生12和20脈沖，這樣監(jiān)測裝置也需要設計成這種復合碼盤，其結構為12和20齒復合交錯結構，結構示意圖如圖2所示，這樣，兩種根據遮光齒結構對光電耦合器感應探頭的安裝位置進行設計和調節(jié)，可以使輸出相位差為90°。由光電傳感器實時監(jiān)測高低電位并輸出。

圖1　絞車傳感器檢定裝置圖

3　測試系統(tǒng)工作原理

測試系統(tǒng)工作原理如圖3所示通過單片機輸出控制信號，驅動伺服電機旋轉，從而帶動旋轉機構和碼盤進行旋轉，兩者的轉速信息相同，被檢測絞車傳感器與旋轉機構相連，通過旋轉機構帶動絞車傳感器旋轉產生脈沖信號，絞車傳感器的脈沖信號分成A相、B相輸出，檢測A相、B相信號經過轉化形成標準電壓信號輸出，為了便于判定是否誤碼，A、B相顯示屏顯示為脈沖信號的數(shù)量。伺服電機帶動碼盤旋轉，光電傳感器檢測旋轉碼盤并輸出為標準脈沖源信號，在顯示屏上顯示是標準脈沖信號的數(shù)量。所有信號通過485集線器傳輸給單片機，單片機將標準信號傳遞通過透傳模塊發(fā)送給上位機，通過上位機設定絞車傳感器在快速轉動情況下的技術指標，然后通過比較標準源與A、B相顯示屏顯示數(shù)量來判定絞車傳感器是否有計數(shù)不準或脈沖丟失，上位機根據結果自動出檢定報告。

圖2　復合碼盤結構示意圖

圖3　檢定設備檢定原理圖

4　絞車傳感器檢定軟件工作界面

如圖4所示為鉆井平臺常用的傳感器，打開該對話框之后，連接對應的檢定裝置，啟動電源就會顯示設備連接成功，整個連接都是采用無線WIFI模塊連接。

5　測試結果

表1是設置測試輸出點為3個點的時候輸出結果，從結果看出不論電機轉速低還是轉速高的時候，系統(tǒng)輸出結果都比較穩(wěn)定，符合檢測要求。

圖4　絞車傳感器檢定軟件界面圖

圖5　測試結果圖

6　誤差分析

圖6　測試誤差分析圖

從測試誤差分析圖可以看出系統(tǒng)測試精度高，A相脈沖和理論值完全一致，沒有誤差，B相測試結果滯后，這說明絞車檢測系統(tǒng)的電機是反傳，否則正轉。

表1　絞車測試結果輸出表

7　結論

從軟件測試結果可以看出這套檢測系統(tǒng)檢測速度快，精度高，能夠滿足現(xiàn)場檢測的需要。同時，為了適應現(xiàn)場測試的需要，即系統(tǒng)硬件電路及連接電腦必須抗震效果好，同時在檢測時能夠實現(xiàn)快速便捷，經過運行及測試得出這套檢定裝置能夠用來進行現(xiàn)場檢測，檢測結果顯示檢定準確。