专利名称：皮带式抽油机的载荷、位移一体化无线示功仪及检测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于检测抽油机的载荷、位移的一体化无线传感器，尤其涉及一种用于皮带式、链条式抽油机的载荷、位移的一体化无线示功仪。本实用新型还涉及了皮带式、链条式抽油机的载荷、位移一体化无线示功仪的检测系统。
背景技术：
皮带式、链条式抽油机是一种纯机械转动的链条一皮带抽油机，特别适用于有杆泵的大泵提液，小泵深抽，稠油开采，它代表抽油机发展的方向。目前对皮带式或链条式抽油机进行示功图测试的方法为在光杆的悬绳器的连接处安装载荷传感器测量光杆负荷量；在井架上靠近井口处安装直线位移传感器或在井架顶端皮带死点对面处安装霍尔传感器等方式测量光杆位移量；由测得的负荷量、位移量构成与抽油机冲程冲次同步的载荷位移曲线(即示功图)。如中国专利公告号为“CN 201508262U”公开了名称为“皮带式、链条式抽油机井示功图测试组合结构”的实用新型，其摘要内容如下皮带式、链条式抽油机井示功图测试组合结构，在皮带式或链条式抽油机中，装有滚筒或天车轮的转轴的两端分别由一轴承座支撑，轴承座由落座在底板上的支架支承，在轴承座与支架之间装有载荷传感器，在滚筒或天车轮的旁侧设有一数字脉冲编码式位移传感器和数据采集器，数字脉冲编码式位移传感器的滚轮与滚筒或天车轮的外侧相抵靠，载荷传感器、数字脉冲编码式位移传感器的信号输出端与数据采集器的信号输入端相接。以及中国专利公开号为“CN 101694408A”公开了名称为“皮带式、链条式抽油机井示功图测试方法”的发明专利，其摘要内容如下皮带式、链条式抽油机井示功图测试方法，在抽油机运转中，由载荷传感器测出支撑滚筒或天车轮的转轴两端的轴承座所承受的载荷数据，由位移传感器测出滚筒或天车轮的转轴的转速数据，将所测得的载荷数据和转速数据经数据采集装置采集、处理、传输，得出光杆的载荷、位移量及上下死点，进而获取示功图。上述现有的示功图的测试方法存在的不足是1、载荷传感器和测量光杆位移量的传感器间的安装位置相距较远，若采用有线传输的方式，所需的电缆较长，若采用无线传输的方式，则需要解决供电等问题，各传感器的安装、设置较麻烦；2、载荷传感器和测量光杆位移的传感器及所连接的电缆在测试中处在运动状态，传感器设备及电缆容易受到损坏，严重影响测试可靠性以及测试精度。3、在皮带式、链条式抽油机中仍然要将载荷传感器与位移传感器分开安装，而不能实现将载荷与位移结合为一体来实现测试载荷与位移的示功图。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是为了克服上面所述的技术缺陷，提供一种一种用于皮带式、链条式抽油机的载荷、位移的一体化无线示功仪。同时还提供了皮带式、链条式抽油机的载荷、位移一体化无线检测系统。为了解决上面所述的技术问题，本实用新型采取如下的技术方案一种皮带式抽油机的载荷、位移一体化无线示功仪，包括用于安装在抽油机的抽油杆的平衡铁上的载荷传感器、连接在载荷传感器后部的接线盒、设置在接线盒一端的发射天线、以及设置在载荷传感器上端的承压头，所述的接线盒内设置有主电路板以及用于提供主电路板工作电源的电池，所述的主电路板进一步集成有用于采集抽油机上下运行过程中的加速度数据的加速度传感器芯片；用于接收载荷传感器的输出信号的信号放大电路模块；用于将信号放大电路模块的输出信号进行模数转换的A/D转换电路模块；同时对A/D转换电路模块输出的数字信号以及加速度传感器芯片的输出信号进行处理的单片机MCU ；用于稳定电池电压的电池稳压模块；以及用于将数据信息进行无线发射的无线发射模块。所述的载荷传感器为U型载荷传感器，所述的承压头设置在U型载荷传感器的U型传感器座上端。所述的载荷传感器连接信号放大电路模块的输入端，所述信号放大电路模块的输出端连接A/D转换电路模块的输入端，所述的A/D转换电路模块的输出端连接单片机MCU的输入端，所述的加速度传感器芯片的输出端连接单片机MCU的输入端，所述的单片机MCU的输出端连接无线发射模块，所述的无线发射模块连接发射天线。一种皮带式抽油机的载荷、位移一体化无线示功仪的检测系统，包括有如上所述的载荷、位移一体无线示功仪，设置在地面上并用于接收载荷、位移一体无线示功仪的发射天线发出的无线信号的地面接收处理单元(简称地面RTU)，以及与接收地面接收处理单元连接的电脑。本实用新型采用在接线盒中加速度传感器芯片、单片机MCU、与载荷传感器电性连接的信号放大电路模块及A/D转换电路模块等，能够完成对抽油机的抽油杆(也称为光杆)的载荷及位移测量，并将测量数据输送到电脑，通过电脑进行计算、处理、存储，在电脑界面上显示最大载荷、最小载荷，冲程、冲次同时在线实时显示功图曲线。从而实现了抽油机无线示功图测量。本实用新型结构简单，测试便捷，安全可靠，功耗较低，并且通过上电脑对载荷传感器自动校正和标定，无需外置调零电阻，同时可以人工操作实时设置系统工作与休眠时间。既解决了由于载荷传感器和测量光杆位移量的传感器间的安装位置相距较远而产生的供电等问题，也解决了传感器在运动过程中受到损坏也影响测试可靠性及测试精度等问题。
图1为本实用新型的载荷、位移一体化无线示功仪的结构示意图。图2为本实用新型的检测系统的结构框图。图3为本实用新型的检测系统的系统原理图。图中1.载荷、位移一体化无线示功仪，11.接线盒，12.载荷传感器，13.承压头，14.螺栓，15.发射天线，2.地面接收处理单元，3.电脑。
具体实施方式
请一并参阅图1至图3，如图所示，一种皮带式抽油机的载荷、位移一体化无线示功仪，包括用于安装在抽油机的抽油杆的平衡铁上的载荷传感器12、连接在载荷传感器12后部的接线盒11、设置在接线盒11 一端的发射天线15、以及设置在载荷传感器12上端的承压头13，载荷传感器12为U型载荷传感器，承压头13设置在U型载荷传感器的U型传感器座上端，U型传感器座上的U形两壁通过螺栓14连接为一体。接线盒11内设置有主电路板以及用于提供主电路板工作电源的电池，主电路板进一步集成有用于采集抽油机上下运行过程中的加速度数据的加速度传感器芯片；用于接收载荷传感器的输出信号的信号放大电路模块；用于将信号放大电路模块的输出信号进行模数转换的A/D转换电路模块；同时对A/D转换电路模块输出的数字信号以及加速度传感器芯片的输出信号进行处理的单片机MCU ;用于稳定电池电压的电池稳压模块；以及用于将数据信息进行无线发射的无线发射模块。载荷传感器连接信号放大电路模块的输入端，信号放大电路模块的输出端连接A/D转换电路模块的输入端，A/D转换电路模块的输出端连接单片机MCU的输入端，加速度传感器芯片的输出端连接单片机MCU的输入端，单片机MCU的输出端连接无线发射模块，单片机通过对外提供RS485及KS232通讯接口连接无线发射模块，无线发射模块连接发射天线。请一并参阅图2和图3，如图所示，一种皮带式抽油机的载荷、位移一体化无线示功仪的检测系统，包括有上面所述的载荷、位移一体无线示功仪1，设置在地面上并用于接收载荷、位移一体无线示功仪I的发射天线发出的无线信号的地面接收处理单元2，以及与接收地面接收处理单元2连接的电脑3，地面接收处理单元2通过RS485端口连接电脑。本实用新型的工作原理如下将载荷传感器与接线盒连接为一体，接线盒中设置有加速度传感器芯片、单片机MCU、信号放大电路模块、A/D转换电路模块、无线发射模块及电池稳压模块，接线盒中所有这些电路模块全部高度集成为一块称之为主电路板上，接线盒中装有电池通过电池稳压模块向接线盒中所有模块供电。抽油机上下运行过程中，载荷传感器上表面两只承压头受力使载荷传感器产生与其受力成线性关系的压力电压输出信号，该压力电压输出信号输入与载荷传感器连接成的接线盒内的信号放大电路模块，并由信号放大电路模块输出至A/D转换电路模块的输入端，A/D转换电路模块输出的信号至单片机MCU输入端，同时加速度传感器芯片感应抽油机上下运行中产生的加速度信号输入至单片机MCU输入端，单片机MCU输出端通过RS485或KS232通讯接口与接线盒内无线发射模块连接，单片机MCU将载荷及加速度的数据信号传输至无线发射模块，无线发射模块将载荷及加速度数据信号通过发射天线发射出去。接收地面接收处理单元(地面RTU)的接收模块接收到无线发射模块发出的载荷及加速度数据信号，并将载荷及加速度数据信号通过RS485输入电脑，通过电脑上的软件采集、处理、运算、存储，将完整的载荷、位移、冲程冲次数据及时在电脑界面上显示并实时画出示功图。
权利要求1.一种皮带式抽油机的载荷、位移一体化无线示功仪，包括用于安装在抽油机的抽油杆的平衡铁上的载荷传感器、连接在载荷传感器后部的接线盒、设置在接线盒一端的发射天线、以及设置在载荷传感器上端的承压头，其特征在于，所述的接线盒内设置有主电路板以及用于提供主电路板工作电源的电池，所述的主电路板进一步集成有用于采集抽油机上下运行过程中的加速度数据的加速度传感器芯片；用于接收载荷传感器的输出信号的信号放大电路模块；用于将信号放大电路模块的输出信号进行模数转换的A/d转换电路模块；同时对A/D转换电路模块输出的数字信号以及加速度传感器芯片的输出信号进行处理的单片机MCU ；用于稳定电池电压的电池稳压模块；以及用于将数据信息进行无线发射的无线发射模块。
2.如权利要求1所述的载荷、位移一体化无线示功仪，其特征在于，所述的载荷传感器为U型载荷传感器，所述的承压头设置在U型载荷传感器的U型传感器座上端。
3.如权利要求1所述的载荷、位移一体化无线示功仪，其特征在于，所述的载荷传感器连接信号放大电路模块的输入端，所述信号放大电路模块的输出端连接A/D转换电路模块的输入端，所述的A/D转换电路模块的输出端连接单片机MCU的输入端，所述的加速度传感器芯片的输出端连接单片机MCU的输入端，所述的单片机MCU的输出端连接无线发射模块，所述的无线发射模块连接发射天线。
4.一种皮带式抽油机的载荷、位移一体化无线示功仪的检测系统，其特征在于包括有如权利要求1至3任一所述的载荷、位移一体无线示功仪，设置在地面上并用于接收载荷、位移一体无线示功仪的发射天线发出的无线信号的地面接收处理单元，以及与接收地面接收处理单元连接的电脑。
专利摘要本实用新型涉及了一种皮带式抽油机的载荷、位移一体化无线示功仪及检测系统。其中，一种皮带式抽油机的载荷、位移一体化无线示功仪，包括载荷传感器、接线盒、设置在接线盒一端的发射天线、以及设置在载荷传感器上端的承压头，接线盒内设置有主电路板以及电池，主电路板集成有加速度传感器芯片；信号放大电路模块；A/D转换电路模块；单片机MCU；电池稳压模块；以及无线发射模块。本实用新型还公开了一种皮带式抽油机的载荷、位移一体化无线示功仪的检测系统，包括有载荷、位移一体无线示功仪，地面接收处理单元，以及与接收地面接收处理单元连接的电脑。本实用新型结构简单，测试便捷，安全可靠，功耗较低，并且通过上电脑对载荷传感器自动校正和标定，无需外置调零电阻，同时可以人工操作实时设置系统工作与休眠时间。
文档编号E21B47/009GK202900248SQ20122057169
公开日2013年4月24日 申请日期2012年10月31日 优先权日2012年10月31日
发明者胡巍, 李丽, 胡建强, 谢兵 申请人:黄山华讯电子科技有限公司