CN105352650A - 一种活塞感应可放大式Hart总线测量仪器 - Google Patents

一种活塞感应可放大式Hart总线测量仪器 Download PDF

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冷飞国
陈文弦
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Abstract

本发明涉及一种活塞感应可放大式Hart总线测量仪器，包括管体、转接件、螺纹基座、线路板、后盖、线路电缆、压环、传感器基座和线路板，还包括感压调节杆和引压活塞，引压活塞安装在螺纹基座内腔中，引压活塞、传感器基座与螺纹基座所围成的密封腔体为介质腔，其与传感器基座的介质流道贯通连接，引压活塞的外侧设有感压调节杆，所述感压调节杆的横截面积小于介质腔的横截面积。本发明采用活塞式引压结构，通过内部硅油传导，高精度单晶硅传感感压，能有效防止迟滞，测量精度高。引压双腔双道密封结构，同时两道密封相互关联，互为作用。另外测量量程可放大，通过引压活塞变径实现小量程传感器测量大压力功能，解决高压场合量程选用瓶颈。

Description

一种活塞感应可放大式Hart总线测量仪器
技术领域
本发明涉及一种油田开发用,隧道挖掘盾构机用，深海潜艇等大压力液压用传感器技术领域，具体说是一种油气井地层测试、开采等作业，或盾构机隧道挖掘，或深海深度测量时使用的一种活塞感应可放大式Hart总线测量仪器。
背景技术
压力传感器是工业实践、仪器仪表控制中最为常用的一种传感器。并广泛应用于油井行业，用于测量井况的具体压力情况，是石油井下必不可少的测量设备，由于井下环境复杂，并且每次井下仪器下井工作时间较长，因此对压力传感器的量程、精度和可靠性有很高的要求，但目前的压力传感器在进行井下测量时，无论精度还是可靠性，都不能满足要求。在量程方面，更是固定量程式的结构，如果遇到压力超过压力传感器量程即无法使用。
目前市场使用的土压测试方式采用金属应变片感应的方式实现测量，其响应速度慢，迟滞现象严重，且测量精度与一致性能差，性能不稳定，过载保护弱。深井，深孔石油钻探等难以制造大压力传感器。节省投资及制造特大压力传感器并稳定可靠使用，稳定性和增大其量程测量范围成为了目前亟待解决的问题。
发明内容
针对上述情况，本发明提供一种活塞感应可放大式Hart总线测量仪器，第一，活塞式引压结构，通过内部硅油传导，高精度单晶硅传感感压，压力响应速度快，能有效防止迟滞，测量精度高，满足砂石、杂质、泥浆等恶劣条件下使用。同时带中心膜片过载保护，10MPa以内(包括1kPa)的传感器可过载保护到16MPa。第二，引压双腔双道密封结构，两腔充满真空硅油，一腔保证活塞可靠润滑，另一腔高效传导压力；引压口前端密封能有效防止外部灰尘、杂质、结垢的产生与进入，保证活塞传导高效运行，后端一道密封保证内部真空硅油零泄漏，同时两道密封相互关联，互为作用。第三，测量量程可放大，通过活塞变径实现小量程传感器测量大压力功能，解决高压场合量程选用瓶颈。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种活塞感应可放大式Hart总线测量仪器，包括管体、转接件、螺纹基座、线路板、后盖、线路电缆、压环、传感器基座和线路板，管体一端设有螺纹基座，螺纹基座与管体之间通过转接件连接，管体另一端设有后盖，后盖内贯穿设置有线路电缆，线路电缆与后盖通过压环压紧连接，管体内部设有传感器基座，传感器基座内设有介质流道，传感器基座上设有感压器，感压器后侧安装有线路板，线路板与线路电缆电连接，还包括感压调节杆和引压活塞，引压活塞安装在螺纹基座内腔中，引压活塞、传感器基座与螺纹基座所围成的密封腔体为介质腔，其与传感器基座的介质流道贯通连接，引压活塞的外侧设有感压调节杆，所述感压调节杆的横截面积小于介质腔的横截面积。
所述感压器为高精度单晶硅传感感压器，压力响应速度快，能有效防止迟滞，测量精度高，引压活塞结构能满足砂石、杂质、泥浆等恶劣条件下的碰撞剐蹭使用。
所述介质腔和介质流道中的介质为硅油。
进一步地，所述螺纹基座内部还设有连接定位件，中心膜片、变形保护腔，中心膜片设于变形保护腔内，连接定位件用以连接螺纹基座外端和变形保护腔。可以起到传感器过载保护作用。10MPa以内(包括10kPa)的传感器可过载保护到16MPa，通过放大可以实现更大范围的保护。
所述变形保护腔内设有大气流通流道。
还包括O型密封圈，O型密封圈安装在引压活塞的凹槽内以及感压调节杆上，保证整体的密封性能。
还包括润滑流道，润滑流道包括引压活塞、传感器基座和感压器外缘与螺纹基座和转接件内壁形成的环形流道以及将环形流道与介质腔贯通的润滑连接管道。
所述感压器与传感器基座之间还设有第二介质腔体，第二介质腔体与传感器基座的介质流道贯通连接。
所述感压器上设置有两个介质管道，一个贯通连接至线路板，另一个连接至润滑连接管道。
还包括密封锥堵，密封锥堵安装在压环与后盖之间。
优选地，所述感压器焊接在传感器基座上，传感器基座焊接在螺纹基座上，转接件分别与螺纹基座和管体焊接。
本发明的优点是：第一，活塞式引压结构，活塞表面喷涂特氟龙图层，通过内部硅油传导，高精度单晶硅传感感压，压力响应速度快，能有效防止迟滞，测量精度高，满足砂石、杂质、泥浆等恶劣条件下使用。同时带中心膜片过载保护，10MPa以内(包括1kPa)的传感器可过载保护到16MPa。
第二，引压双腔双道密封结构，介质腔和第二介质腔充满真空硅油，介质腔保证引压活塞可靠润滑，第二介质腔高效传导压力；引压口前端密封能有效防止外部灰尘、杂质、结垢的产生与进入，保证引压活塞传导高效运行，后端一道密封保证内部真空硅油零泄漏，同时两道密封相互关联，互为作用。
第三，测量量程可放大，通过引压活塞变径及安装端第二次活塞密封实现小量程传感器测量大压力功能，变径活塞变径比（放大比）可自行计算并方便更换。解决高压场合量程选用瓶颈。
第四，线路板采用430低功耗控制器为核心的HART总线智能化参数校准与高低温补偿系统相结合，并对人机接口进行特别处理，保证通过HART总线进行低功耗全功能校准补偿保证高精度。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的局部放大图。
图3为本发明的摁键限压电路图。
图4为本发明基于二级防浪涌小型化电路图。
图5为本发明基于430控制器的HART总线电路图。
在图中：1-O型密封圈，2-引压活塞，3-螺纹基座，4-传感器基座，5-第二介质腔，6-感压器，7-传接件，8-管体，9-线路板，10-压环，11-密封锥堵，12-线路电缆，13-润滑流道，14-后盖，15-感压调节杆，16-O型密封圈，17-介质腔，18-润滑连接管道，19-介质流道，20-介质管道,21-连接定位件，22-中心膜片，23-变形保护腔，24-大气流通流道。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
参见图1~图2，一种活塞感应可放大式Hart总线测量仪器，包括管体、转接件、螺纹基座、线路板、后盖、线路电缆、压环、传感器基座和线路板，管体一端设有螺纹基座，螺纹基座与管体之间通过转接件连接，管体另一端设有后盖，后盖内贯穿设置有线路电缆，线路电缆与后盖通过压环压紧连接，管体内部设有传感器基座，传感器基座内设有介质流道，传感器基座上设有感压器，感压器后侧安装有线路板，线路板与线路电缆电连接，还包括感压调节杆和引压活塞，引压活塞安装在螺纹基座内腔中，引压活塞、传感器基座与螺纹基座所围成的密封腔体为介质腔，其与传感器基座的介质流道贯通连接，引压活塞的外侧设有感压调节杆，所述感压调节杆的横截面积小于介质腔的横截面积。
所述感压器为高精度单晶硅传感感压器，压力响应速度快，能有效防止迟滞，测量精度高，满足砂石、杂质、泥浆等恶劣条件下使用。同时带一定过载保护，10MPa以内(包括1kPa)的传感器可过载保护到16MPa。
所述介质腔和介质流道中的介质为硅油。
还包括O型密封圈，O型密封圈安装在引压活塞的凹槽内以及感压调节杆上，保证整体的密封性能。
进一步地，所述螺纹基座内部还设有连接定位件，中心膜片、变形保护腔，中心膜片设于变形保护腔内，连接定位件用以连接螺纹基座外端和变形保护腔。可以起到中心膜片过载保护作用。
所述变形保护腔内设有大气流通流道。
还包括润滑流道，润华流道包括引压活塞、传感器基座和感压器外缘与螺纹基座和转接件内壁形成的环形流道以及将环形流道与介质腔贯通的润滑连接管道。
所述感压器与传感器基座之间还设有第二介质腔体，第二介质腔体与传感器基座的介质流道贯通连接。
所述感压器上设置有两个介质管道，一个贯通连接至线路板，另一个连接至润滑连接管道。
还包括密封锥堵，密封锥堵安装在压环与后盖之间。
优选地，所述感压器焊接在传感器基座上，传感器基座焊接在螺纹基座上，转接件分别与螺纹基座和管体焊接。
参见图3，进一步的，还包括限压电路，阻容网络和稳压管组合进行输入信号的限压及保护直至48V。
参见图4，进一步的，还包括二级防浪涌小型化电路，GDT使用玻璃放电管，耐压1000V使之符合国标对外壳耐压500V的要求。又能在浪涌情况下进行放电！同时体积更小。供电部分采用MOS管运放和基准等分立器件实现大范围输入（可达58V）,参考级别的电源基准IC产生稳压电源达到基准电源的稳定度。
参见图5，进一步的，HART时钟由MCU控制同步产生，不会通讯失步
HART总线方便准确校准及远程调整参数。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (9)

1.一种活塞感应可放大式Hart总线测量仪器，包括管体、转接件、螺纹基座、线路板、后盖、线路电缆、压环、传感器基座和线路板，管体一端设有螺纹基座，螺纹基座与管体之间通过转接件连接，管体另一端设有后盖，后盖内贯穿设置有线路电缆，线路电缆与后盖通过压环压紧连接，管体内部设有传感器基座，传感器基座内设有介质流道，传感器基座上设有感压器，感压器后侧安装有线路板，线路板与线路电缆电连接，还包括感压调节杆和引压活塞，引压活塞安装在螺纹基座内腔中，引压活塞、传感器基座与螺纹基座所围成的密封腔体为介质腔，其与传感器基座的介质流道贯通连接，引压活塞的外侧设有感压调节杆，所述感压调节杆的横截面积小于介质腔的横截面积。
2.根据权利要求1所述的活塞感应可放大式Hart总线测量仪器，其特征在于，所述感压器为高精度单晶硅传感感压器。
3.根据权利要求1所述的活塞感应可放大式Hart总线测量仪器，其特征在于，所述介质腔和介质流道中的介质为硅油。
4.根据权利要求1所述的活塞感应可放大式Hart总线测量仪器，其特征在于，还包括O型密封圈，O型密封圈安装在引压活塞的凹槽内以及感压调节杆上。
5.根据权利要求1所述的活塞感应可放大式Hart总线测量仪器，其特征在于，还包括润滑流道，润滑流道包括引压活塞、传感器基座和感压器外缘与螺纹基座和转接件内壁形成的环形流道以及将环形流道与介质腔贯通的润滑连接管道。
6.根据权利要求1所述的活塞感应可放大式Hart总线测量仪器，其特征在于，所述感压器与传感器基座之间还设有第二介质腔体，第二介质腔体与传感器基座的介质流道贯通连接。
7.根据权利要求1所述的活塞感应可放大式Hart总线测量仪器，其特征在于，所述感压器上设置有两个介质管道，一个贯通连接至线路板，另一个连接至润滑连接管道。
8.根据权利要求1所述的活塞感应可放大式Hart总线测量仪器，其特征在于，还包括密封锥堵，密封锥堵安装在压环与后盖之间。
9.根据权利要求1所述的活塞感应可放大式Hart总线测量仪器，其特征在于，所述螺纹基座内部还设有连接定位件，中心膜片、变形保护腔，中心膜片设于变形保护腔内，连接定位件用以连接螺纹基座外端和变形保护腔。
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