专利名称：无线示功仪及示功图测量方法
技术领域：
本发明涉及一种无线示功仪及示功图测量方法，尤其涉及一种应用于抽油机的无 线示功仪及示功图测量方法。
背景技术：
目前市场上的抽油机无线示功仪如图1所示，由加速度传感器1’、压力式载荷传 感器2’、模拟信号采集模块3’、数字信号主控制模块4’和无线信号收发模块5’组成，具 体实现流程为由无线信号收发模块5’接收到外部上层设备要求测量抽油机一个周期的 示功图的命令后，传递给数字信号主控制模块4’，数字信号主控制模块4’控制加速度传感 器1’和压力式载荷传感器2’开启，测量一个周期(周期是根据抽油机的电机转速计算所 得)，两者输出的模拟信号通过模拟信号采集模块3’进行处理后传递给数字信号主控制模 块4’，在整个周期的测量中，数字信号主控制模块4’将保存不少于200个点的载荷与加速 度数据组，然后根据加速度值的两次积分，得到初始各保存点的位移值，并需通过抽油机凸 轮曲线、杠杆臂比等数值，修正出各保存点的正确位移值，最后通过无线信号收发模块5’发 送到外部上层设备。这样的无线示功图测量方法一方面采用了压力式载荷传感器，其载荷测量精度和 长期稳定性受到很大的影响；另一方面采用了加速度传感器两次积分求位移的方法，位移 测量精度也很低，这是因为一、抽油机在上下运动工作过程中，基本都有振动、横向转动等 干扰，造成所测得的加速度值本身就有很大误差；二、由于加速度测量的受干扰问题，电气 设计上不得不做模拟或数字滤波处理，必然导致所测加速度值有相位滞后及幅值衰减，就 无法与载荷数据保持时间同步，这为最后绘制出的示功图带来了整体性能上很大的误差； 三、当抽油机上下运动速度较慢时，加速度的变化值也很小，导致信噪比大为减小而无法正 确测量。
发明内容
本发明提供的一种无线示功仪及示功图测量方法，可获得对抽油机的高精度、高 稳定性的测量结果。为了达到上述目的，本发明提供一种无线示功仪，包含依次电路连接的模拟信号采集模块、数字信号主控制模块和无线信号收发模块， 还包含分别与模拟信号采集模块电路连接的超声波传感器和压强式载荷传感器；采用超声波传感器垂直于地面直接测量到地面的位移值，具有响应速度快，精度 高的特点，并且解决了抽油机在工作时的振动、横向转动等干扰问题，尤其是当抽油机上下 运动速度较慢时(加速度变化值较小)反而有更高的测量精度；采用压强式载荷传感器测量载荷值，通过机械装置和油路将抽油机载荷的压力信 号转换成压强信号，使得测量精度大为提高(0. 05%以上)，并且解决了压力式载荷传感器 零点漂移问题；
模拟信号采集模块把模拟量数据转换成数字量后传递给数字信号主控制模块；无线信号收发模块使无线示功仪与外部上层设备进行命令、数据的交换。一种示功图测量方法，包含以下步骤步骤1、将无线示功仪正确安装到抽油机上，开机；步骤2、外部上层设备发送测量命令；步骤3、无线信号收发模块接收到测量命令后，数字信号主控制模块控制超声波传 感器和压强式载荷传感器开始同步测量，超声波传感器测量位移值，压强式载荷传感器测 量载荷值；步骤4、超声波传感器和压强式载荷传感器将测量数据传输到模拟信号采集模 块；步骤5、模拟信号采集模块将得到的模拟信号转换成数字信号后，传递给数字信号 主控制模块；步骤6、数字信号主控制模块在一个周期的测量过程结束后，将保存的数据通过无 线信号收发模块输出给外部上层设备。本发明的优点是1、可实现高精度、高稳定性的载荷数据测量；2、可实现高精度的位移数据测量；3、可实现在线快速测量；4、可实现区域性组网测量。
图1是背景技术中抽油机无线示功仪的结构示意图；图2是本发明提供的无线示功仪的结构示意图。
具体实施例方式以下根据图2，具体说明本发明的较佳实施例如图2所示，是一种无线示功仪，包含依次电路连接的模拟信号采集模块3、数字信号主控制模块4和无线信号收发模 块5，还包含分别与模拟信号采集模块3电路连接的超声波传感器6和压强式载荷传感器 7 ；采用超声波传感器6垂直于地面直接测量到地面的位移值，具有响应速度快，精 度高的特点，并且解决了抽油机在工作时的振动、横向转动等干扰问题，尤其是当抽油机上 下运动速度较慢时(加速度变化值较小)反而有更高的测量精度；采用压强式载荷传感器7测量载荷值，通过机械装置和油路将抽油机载荷的压力 信号转换成压强信号，使得测量精度大为提高(0. 05%以上)，并且解决了压力式载荷传感 器零点漂移问题；模拟信号采集模块3把模拟量数据转换成数字量后传递给数字信号主控制模块 4 ；无线信号收发模块5使无线示功仪与外部上层设备进行命令、数据的交换。
一种示功图测量方法，包含以下步骤步骤1、将无线示功仪正确安装到抽油机上，开机；步骤2、外部上层设备发送测量命令；步骤3、无线信号收发模块5接收到测量命令后，数字信号主控制模块4控制超声 波传感器6和压强式载荷传感器7开始同步测量，超声波传感器6测量位移值，压强式载荷 传感器7测量载荷值；步骤4、超声波传感器6和压强式载荷传感器7将测量数据传输到模拟信号采集模 块3;步骤5、模拟信号采集模块3将得到的模拟信号转换成数字信号后，传递给数字信 号主控制模块4 ；步骤6、数字信号主控制模块4在一个周期的测量过程结束后，将保存的数据通过 无线信号收发模块5输出给外部上层设备。尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的 描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的 多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
权利要求
1.一种无线示功仪，其特征在于，包含依次电路连接的模拟信号采集模块(3)、数字信号主控制模块(4)和无线信号收发模 块(5)，还包含分别与模拟信号采集模块( 电路连接的超声波传感器(6)和压强式载荷传 感器(7)；超声波传感器(6)垂直于地面直接测量到地面的位移值；压强式载荷传感器(7)测量抽油机压力通过机械装置和油路转换成压强的载荷值； 模拟信号采集模块C3)把模拟量数据转换成数字量后传递给数字信号主控制模块⑷；无线信号收发模块(5)使无线示功仪与外部上层设备进行命令、数据的交换。
2.一种示功图测量方法，其特征在于，包含以下步骤 步骤1、将无线示功仪正确安装到抽油机上，开机； 步骤2、外部上层设备发送测量命令；步骤3、无线信号收发模块( 接收到测量命令后，数字信号主控制模块(4)控制超声 波传感器(6)和压强式载荷传感器(7)开始同步测量，超声波传感器(6)测量位移值，压强 式载荷传感器(7)测量载荷值；步骤4、超声波传感器(6)和压强式载荷传感器(7)将测量数据传输到模拟信号采集模 块⑶；步骤5、模拟信号采集模块C3)将得到的模拟信号转换成数字信号后，传递给数字信号 主控制模块⑷；步骤6、数字信号主控制模块(4)在一个周期的测量过程结束后，将保存的数据通过无 线信号收发模块 输出给外部上层设备。
全文摘要
一种无线示功仪，包含依次电路连接的模拟信号采集模块、数字信号主控制模块和无线信号收发模块，还包含分别与模拟信号采集模块电路连接的超声波传感器和压强式载荷传感器。一种示功图测量方法，利用超声波传感器垂直于地面直接测量到地面的位移值，利用压强式载荷传感器测量载荷值，模拟信号采集模块把模拟量数据转换成数字量后传递给数字信号主控制模块，无线信号收发模块使无线示功仪与外部上层设备进行命令、数据的交换。本发明提供的一种无线示功仪及示功图测量方法，可获得对抽油机的高精度、高稳定性的测量结果。
文档编号G01L3/24GK102072788SQ20091019906
公开日2011年5月25日 申请日期2009年11月19日 优先权日2009年11月19日
发明者毕东杰, 陆永钢 申请人:上海神开石油化工装备股份有限公司, 上海神开石油设备有限公司