CN103277086B - 测井用深度编码器的检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

测井用深度编码器的检测装置及方法，涉及石油测井技术领域，使得深度编码器匀速转动，并且准确判断深度编码器是否正常。所述检测装置，包括计数器、深度处理模块和电机，所述电机驱动深度编码器转动，所述计数器记录深度编码器转轴的转动周数，所述深度处理模块接收所述深度编码器反馈的深度信号，并计算获得深度编码器测量的深度值；所述深度处理模块与计数器相连，所述深度处理模块还根据计数器记录的转动周数计算获得转轴深度值；并比较所述测量的深度值与所述转轴深度值；如所述测量的深度值与所述转轴深度值相等，则深度编码器正常；否则，深度编码器异常。达到了对深度编码器检测的目的。

Description

测井用深度编码器的检测装置及方法

技术领域

本发明涉及石油测井技术领域，尤其涉及一种测井用深度编码器的检测领域。

背景技术

石油测井领域普遍使用马丁代克作为深度及速度的计量工具，核心部分为光电编码器和测量轮。两个测量轮夹紧电缆，电缆上提及下放时带动测量轮旋转，同轴且同步旋转的光电编码器则输出脉冲信号，测井深度系统通过对脉冲信号的处理及计数，计算出测井深度和速度。

光电编码器暴露在外部，长期在恶劣环境中使用，机械磨损以及雨水侵蚀等，容易导致编码器损坏或者输出不准确。

当前在测井及维修时，对于编码器检测的通常做法：通过手动转动编码器的方式输出深度脉冲，然后通过深度系统检测编码器是否完好。这种方式由于手动转动，一是误差较大，二是人为转动的圈数有限并且转动速度无法控制，不能模拟实际测井状况。测井现场检测及维修时缺乏一种简单又行之有效的检测手段。

发明内容

基于测井现场对检测手段的需求及现有技术中存在的不足，本发明提出测井用深度编码器的检测装置及方法，使得深度编码器匀速转动，并且准确判断深度编码器是否正常。

为了解决上述技术问题，提供了如下技术方案：

一种测井用深度编码器的检测装置，包括计数器、深度处理模块和电机，所述电机驱动深度编码器转动，所述计数器记录深度编码器转轴的转动周数，所述深度处理模块接收所述深度编码器反馈的深度信号，并计算获得深度编码器测量的深度值；所述深度处理模块与计数器相连，所述深度处理模块还根据计数器记录的转动周数计算获得转轴深度值；并比较所述测量的深度值与所述转轴深度值；如所述测量的深度值与所述转轴深度值相等，则深度编码器正常；否则，深度编码器异常。

优选地，所述检测装置还包括第一齿轮副、中间轴、第二齿轮副，所述电机通过所述第一齿轮副驱动所述中间轴转动，所述中间轴通过第二齿轮副驱动深度编码器转动。

优选地，计数器记录中间轴的转动周数或电机转轴的转动周数，深度处理模块根据第一齿轮副的齿数比和/或第二齿轮副的齿数比，将中间轴的转动周数或电机转轴的转动周数转换为深度编码器转轴的转动周数。

优选地，所述第一齿轮副和第二齿轮副的齿数比均为1∶1。

优选地，所述检测装置还包括调速器，所述调速器与所述电机连接，用于调节电机的转速。

优选地，检测装置还包括显示器，所述显示器与所述深度处理模块相连，显示所述深度处理模块计算获得的深度值。

优选地，所述深度处理模块包括依次相连的信号接收端、滤波器、计算器、比较器和输出端；

所述信号接收端接收所述深度编码器反馈的深度信号，所述深度信号经过滤波器的滤波处理获得脉冲信号，由计算器对所述脉冲信号进行计数获得脉冲数，并根据脉冲数计算深度编码器测量的深度值，并根据计数器记录的转动周数计算获得转轴深度值；所述比较器比较所述测量的深度值与所述转轴深度值，由所述输出端输出比较结果和/或所述测量的深度值与所述转轴深度值。

为了解决上述技术问题，还提供了一种测井用深度编码器的检测方法，包括：

获得以下任一个转动周数：深度编码器转轴的转动周数、中间轴的转动周数、电机转轴的转动周数；

根据深度编码器反馈的深度信号，计算获得深度编码器测量的深度值；

根据所述获得的任一转动周数计算获得转轴深度值；

比较所述测量的深度值与所述转轴深度值；如所述测量的深度值与所述转轴深度值相等，则深度编码器正常；否则，深度编码器异常。

进一步地，所述根据深度编码器反馈的深度信号，计算获得深度编码器测量的深度值包括：

对所述深度编码器反馈的深度信号进行滤波处理获得脉冲信号，

对所述脉冲信号进行计数获得脉冲数；

根据脉冲数计算深度编码器测量的深度值。

进一步地，所述根据深度编码器转轴的转动周数计算获得转轴深度值包括：

利用深度编码器转轴的转动周数乘以深度编码器码轮的周长值获得所述转轴深度值。

进一步地，所述根据中间轴的转动周数或电机转轴的转动周数计算获得转轴深度值包括：

根据第一齿轮副的齿数比和/或第二齿轮副的齿数比，将中间轴的转动周数或电机转轴的转动周数转换为深度编码器转轴的转动周数；

利用深度编码器转轴的转动周数乘以深度编码器码轮的周长值获得所述转轴深度值。

本发明的测井用深度编码器的检测装置利用电机带动计数器和深度编码器输出深度脉冲，深度处理模块进行脉冲处理及深度计算，本发明的检测方法通过上述测量值和理论值的比较，达到对深度编码器检测的目的。

附图说明

图1为本发明实施例的深度编码器、计数器和电机的连接示意图；

图2为本发明实施例的测井用深度编码器的检测装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

如图1和图2所示所示，本发明实施例的测井用深度编码器检测装置包括计数器、深度处理模块和电机，所述电机驱动深度编码器转动，所述计数器记录深度编码器转轴的转动周数，所述深度处理模块接收所述深度编码器反馈的深度信号，并计算获得深度编码器测量的深度值；所述深度处理模块与计数器相连，所述深度处理模块还根据计数器记录的转动周数计算获得转轴深度值；并比较所述测量的深度值与所述转轴深度值；如所述测量的深度值与所述转轴深度值相等，则深度编码器正常；否则，深度编码器异常。

所述检测装置还包括第一齿轮副、中间轴、第二齿轮副，本发明实施例中的电机可以通过所述第一齿轮副驱动所述中间轴转动，所述中间轴通过第二齿轮副驱动深度编码器转动。

计数器记录中间轴的转动周数或电机转轴的转动周数，深度处理模块根据第一齿轮副的齿数比和/或第二齿轮副的齿数比，将中间轴的转动周数或电机转轴的转动周数转换为深度编码器转轴的转动周数。

测井用深度编码器检测时将深度编码器设置在上述检测装置的对应位置。

本发明实施例中的检测装置中，电机优选直流电机，深度编码器优选测井用马丁代克专用的光电式编码器，第一齿轮副和第二齿轮副的齿数比优选为1∶1。

所述检测装置还包括调速器，所述调速器与所述电机连接，用于调节电机的转速。发明通过电机调速器调节电机转速，电机转动后，通过齿轮传动，带动深度编码器转动，利用计数器记录深度编码器的转动周数，或者计数器记录中间轴或者电机转轴的转动周数，根据第一齿轮副和/或第二齿轮副的齿数比换算出深度编码器的转动周数。

所述检测装置还包括显示器，所述显示器与所述深度处理模块相连，显示所述深度处理模块计算获得的深度值。

显示器优选LCD显示器。

所述深度处理模块包括依次相连的信号接收端、滤波器、计算器、比较器和输出端；

所述信号接收端接收所述深度编码器反馈的深度信号，所述深度信号经过滤波器的滤波处理获得脉冲信号，由计算器对所述脉冲信号进行计数获得脉冲数，并根据脉冲数计算深度编码器测量的深度值，并根据计数器记录的转动周数计算获得转轴深度值；所述比较器比较所述测量的深度值与所述转轴深度值，由所述输出端输出比较结果和/或所述测量的深度值与所述转轴深度值。

深度处理模块可以用FPGA和/或DSP实现，深度处理模块的功能可以全部由FPGA实现或者全部由DSP实现，还可以由FPGA进行滤波和计数，再由DSP读取计数值，计算深度值。

本发明实施例的测井用深度编码器的检测方法，包括：

A、获得以下任一个转动周数：深度编码器转轴的转动周数、中间轴的转动周数、电机转轴的转动周数；

B、根据深度编码器反馈的深度信号，计算获得深度编码器测量的深度值；

C、根据深度编码器转轴的转动周数计算获得转轴深度值；

D、比较所述测量的深度值与所述转轴深度值；如所述测量的深度值与所述转轴深度值相等，则深度编码器正常；否则，深度编码器异常。

其中步骤A、B和步骤B、C的前后顺序可以调整。

步骤B包括：

对所述深度编码器反馈的深度信号进行滤波处理获得脉冲信号，

对所述脉冲信号进行计数获得脉冲数；

根据脉冲数计算深度编码器测量的深度值。

当获得的是深度编码器转轴的转动周数时，步骤C包括：

利用深度编码器转轴的转动周数乘以深度编码器码轮的周长值获得所述转轴深度值。

当获得的是中间轴的转动周数或电机转轴的转动周数时，步骤C包括：

根据第一齿轮副的齿数比和/或第二齿轮副的齿数比，将中间轴的转动周数或电机转轴的转动周数转换为深度编码器转轴的转动周数；

利用深度编码器转轴的转动周数乘以深度编码器码轮的周长值获得所述转轴深度值。

实施例

结合图1和图2具体说明本发明的装置和方法。

所述深度编码器是测井用马丁代克专用的光电式编码器，在5V直流供电情况下，转动编码器轴，编码器信号输出端会输出A+、A-、B+、B-四路方波信号，其中A+和A-相位差180°，B+和B-相位差180°，A+和B+相位差90°。

所述计数器为机械式计数器，具备手动复位的5位数字显示计数器，最高轴转速400rpm。

所述电机为微型直流电机，6-15V直流供电，最高转速9869rpm，输出11∶1降速。

所述调速器输入电压为6-15V直流，输出为0～Vinput，脉冲宽度调制(PWM，Pulse Width Modulation)输出。

所述第一和第二齿轮副严格按照电机轴、编码器轴保证各个轴同比转动且可靠连接，深度编码器、计数器及电机轴水平方向平行。

所述脉冲处理电路及显示，由脉冲前端处理电路、FPGA脉冲去抖及计数、DSP计算及控制电路组成。

保持深度编码器、计数器及直流电机轴水平方向平行，各齿轮副间咬合程度适中，摩擦力大大减小，通过电机调速器控制电机转速以及转动方向，完全模拟测井时电缆移动的实际情况，并且通过齿轮咬合，完全避免各部件不同步问题，很好地达到了检测编码器的目的。

本实施例中供给220V交流电，通过变压器或者电源模块转换成+12V和+5V直流输出，其中+12V提供给电机调速器；+5V提供给深度编码器以及深度处理模块和显示器。

使用前首先需要将计数器清零，给整个装置供电；

调节电机调速器从零慢慢升压至电机转动，电机转速跟电机调速器输出电压成正比，根据需要将电机转速调节至需要状态。

电机转动后，通过齿轮传动带计数器及编码器转动，由于所有齿轮副的齿数比为1∶1，深度编码器转动的圈数和机械式计数器一致，转动圈数可以通过计数器读取。

深度编码器转动后，输出四路差分脉冲信号(A+、A-、B+、B-)，深度处理模块首先接收差分信号，转化为单端信号A、B，转化过程包括：A+、A-输入一个差分信号接收器输入端(如DS9637)，差分信号接收器输出端就输出单端信号A；同理，B+、B-输入一个差分信号接收器输入端(如DS9637)，差分信号接收器输出端就输出单端信号B。通过信号滤波和消抖动处理，去除异常的抖动信号，然后进行脉冲计数，得到深度编码器输出的脉冲数。

在读取当前的深度脉冲数，转换为深度值，通过串行接口送到显示器上进行显示。

显示器的数字单位为米，通过与计数器显示的技术值进行比较，判断编码器是否有故障。

计数器显示值与LCD显示值得关系是：计数器显示值*0.6096＝LCD显示值。其中，0.6096为测井用的马丁代克深度编码轮的周长值，单位为米。是一个常用的固定值。

如图2所示，计数器显示技术值为2013，则LCD显示模块显示值应为：2013*0.6096＝1227.1.则说明深度编码器正常，否则说明深度编码器输出有故障。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种测井用深度编码器的检测装置，其特征在于：所述检测装置包括计数器、深度处理模块和电机，所述电机驱动深度编码器转动，所述计数器记录深度编码器转轴的转动周数，所述深度处理模块接收所述深度编码器反馈的深度信号，并计算获得深度编码器测量的深度值；所述深度处理模块与计数器相连，所述深度处理模块还根据计数器记录的转动周数计算获得转轴深度值；并比较所述测量的深度值与所述转轴深度值；如所述测量的深度值与所述转轴深度值相等，则深度编码器正常；否则，深度编码器异常；所述根据转动周数计算获得转轴深度值为：利用深度编码器转轴的转动周数乘以深度编码器码轮的周长值获得所述转轴深度值；

所述检测装置还包括第一齿轮副、中间轴、第二齿轮副，所述电机通过所述第一齿轮副驱动所述中间轴转动，所述中间轴通过第二齿轮副驱动深度编码器转动；计数器记录中间轴的转动周数或电机转轴的转动周数，深度处理模块根据第一齿轮副的齿数比和/或第二齿轮副的齿数比，将中间轴的转动周数或电机转轴的转动周数转换为深度编码器转轴的转动周数；所述第一齿轮副和第二齿轮副的齿数比均为1:1；

所述深度处理模块包括依次相连的信号接收端、滤波器、计算器、比较器和输出端；所述信号接收端接收所述深度编码器反馈的深度信号，所述深度信号经过滤波器的滤波处理获得脉冲信号，由计算器对所述脉冲信号进行计数获得脉冲数，并根据脉冲数计算深度编码器测量的深度值，并根据计数器记录的转动周数计算获得转轴深度值；所述比较器比较所述测量的深度值与所述转轴深度值，由所述输出端输出比较结果和/或所述测量的深度值与所述转轴深度值。

2.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于：所述检测装置还包括调速器，所述调速器与所述电机连接，用于调节电机的转速。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于：检测装置还包括显示器，所述显示器与所述深度处理模块相连，显示所述深度处理模块计算获得的深度值。

4.一种采用如权利要求1或2所述测井用深度编码器的检测装置的测井用深度编码器的检测方法，其特征在于：所述方法包括：

获得以下任一个转动周数：深度编码器转轴的转动周数、中间轴的转动周数、电机转轴的转动周数；

根据深度编码器反馈的深度信号，计算获得深度编码器测量的深度值；

根据所述获得的任一转动周数计算获得转轴深度值；

比较所述测量的深度值与所述转轴深度值；如所述测量的深度值与所述转轴深度值相等，则深度编码器正常；否则，深度编码器异常。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：所述根据深度编码器反馈的深度信号，计算获得深度编码器测量的深度值包括：

对所述深度编码器反馈的深度信号进行滤波处理获得脉冲信号，

对所述脉冲信号进行计数获得脉冲数；

根据脉冲数计算深度编码器测量的深度值。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于：所述根据深度编码器转轴的转动周数计算获得转轴深度值包括：

利用深度编码器转轴的转动周数乘以深度编码器码轮的周长值获得所述转轴深度值。

7.如权利要求4所述的方法，其特征在于：所述根据中间轴的转动周数或电机转轴的转动周数计算获得转轴深度值包括：

根据第一齿轮副的齿数比和/或第二齿轮副的齿数比，将中间轴的转动周数或电机转轴的转动周数转换为深度编码器转轴的转动周数；

利用深度编码器转轴的转动周数乘以深度编码器码轮的周长值获得所述转轴深度值。