CN106321075B - 电子压力计及用于电子压力计的标定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子压力计和用于电子压力计的标定方法。该电子压力计包括信号处理电路和用于检测被测介质的压力的实际过程测量传感器，所述电子压力计还包括标定测量传感器，并且在所述电子压力计内形成有压力源，所述标定测量传感器用于检测所述压力源的压力，所述信号处理电路与所述实际过程测量传感器连接以用于对所述实际过程测量传感器检测到的所述被测介质的压力信号进行信号处理，或者所述信号处理电路与所述标定测量传感器连接，用于根据所述标定测量传感器检测到的所述压力源的压力信号进行标定。由此，可实现电子压力计的自动标定。

Description

电子压力计及用于电子压力计的标定方法

技术领域

本发明涉及压力计标定领域，具体地，涉及一种电子压力计及用于电子压力计的标定方法。

背景技术

电子压力计是用于测量压力的电子设备，目前广泛应用于油气田地层中的油、气、水等介质的压力测量与记录。

由于电子压力计有零漂和温漂现象，因此，需要定期对电子压力计进行标定，以保证电子压力计的测量结果的真实性和准确性。为了对电子压力计进行标定，通常的方法是将电子压力计从测量环境中取出，然后利用外部标定装置对电子压力计进行标定。在《井下压力计自动标定系统研究》(张海荣，《中国科技信息》，2011年第16期117-117页，115页)文献中公开了一种利用压力计标定装置对电子压力计进行标定的方法。在标定结束后，再将电子压力计归位于测量环境中，以继续进行压力检测。然而，将电子压力计取出进行标定的方法，会导致短期无法进行压力检测，致使短期停产，并且操作繁琐、成本高，不适用于在石油或天然气等井下测量压力的场合，以及其它不方便进行定期标定的场合。

发明内容

本发明的目的是提供一种电子压力计及用于电子压力计的标定方法，以实现电子压力计的自动标定。

为了实现上述目的，本发明提供一种电子压力计，包括信号处理电路和用于检测被测介质的压力的实际过程测量传感器，所述电子压力计还包括标定测量传感器，并且在所述电子压力计内形成有压力源，所述标定测量传感器用于检测所述压力源的压力，所述信号处理电路与所述实际过程测量传感器连接以用于对所述实际过程测量传感器检测到的所述被测介质的压力信号进行信号处理，或者所述信号处理电路与所述标定测量传感器连接，用于根据所述标定测量传感器检测到的所述压力源的压力信号进行标定。

本发明还提供一种用于电子压力计的标定方法，该方法包括：检测在所述电子压力计内形成的压力源的压力信号；以及根据检测到的所述压力源的压力信号进行标定。

通过上述技术方案，可以在电子压力计内部形成压力源，通过检测该压力源的压力，可以实现对电子压力计的自动标定，无需将电子压力计从测量环境中取出，操作过程简单方便，并且不会导致短期停产，成本低，适用于在石油或天然气等井下测量压力的场合，以及其它不方便进行定期标定的场合。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1示出了惯常的电子压力计的结构示意图；

图2示出了根据本发明的实施方式的电子压力计的结构示意图；

图3示出了根据本发明的另一实施方式的电子压力计的结构示意图；

图4示出了根据本发明的另一实施方式的电子压力计的结构示意图；

图5示出了根据本发明的实施方式的用于电子压力计的标定方法的流程图；以及

图6示出了根据本发明的另一实施方式的用于电子压力计的标定方法的流程图。

附图标记说明

1 信号处理电路 2 实际过程测量传感器

3 标定测量传感器 31 零点标定测量传感器

32 中间量程点标定测量传感器 33 满量程点标定测量传感器

4 空腔 41 第一空腔

42 第二空腔 43 第三空腔

401 空腔的开口 411 第一空腔的开口

421 第二空腔的开口 431 第三空腔的开口

5 压力计本体 6 过程连接接口

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

图1示出了惯常的电子压力计的结构示意图。如图1所示，该电子压力计可以包括信号处理电路1和实际过程测量传感器2，该实际过程测量传感器2可以用于检测被测介质(例如，油、气、水等)的压力。检测出的被测介质的压力信号被传输至信号处理电路1，该信号处理电路1可以用于对被测介质的压力信号进行信号处理，之后，输出经信号处理后的压力信号，以供其他计算设备或监控机进行参数记录或监测。

如在背景技术中所阐述的，针对图1所示的电子压力计，惯常的标定方法是将电子压力计从测量环境中取出，然后利用外部标定装置对电子压力计进行标定。对电子压力计进行标定，包括对实际过程测量传感器2的标定和对信号处理电路1的标定。通常情况下，传感器在固定温度和压力下的输出是其固有的特性，其输出随温度和时间变化曲线是可预知的。也就是说，由实际过程测量传感器2向测量结果引入的误差是可事先预知的。通过比较和选择高性能的传感器，可以将传感器的随时间和温度的飘移控制在一个可知的很小范围内。这样，在电子压力计中，大部分零漂和温漂现象就主要出现在信号处理电路1部分，这也是影响测量结果误差的主要因素，并且具有较强的不确定性，因此，在本发明中，对电子压力计进行标定，主要是针对电子压力计中的信号处理电路1进行标定，即，标定过程为调整电子压力计中的信号处理电路1的相关电路参数的过程。通过对信号处理电路1的相关电路参数进行调整，可以最小化由信号处理电路1引入的测量误差，从而保证经信号处理电路1后得到的压力信号能够真实、准确地表示被测介质的实际压力。

为了解决需要将电子压力计从测量环境中取出才能进行标定的问题，本发明提供一种具有自动标定功能的电子压力计。这里以及下文中所述的自动标定是指电子压力计可不从测量环境中取出，在不借助外部标定装置的情况下自行完成标定。

图2示出了根据本发明的实施方式的电子压力计的结构示意图。如图2所示，除了实际过程测量传感器2和信号处理电路1之外，所述电子压力计还可以包括标定测量传感器3，并且在所述电子压力计内可以形成有压力源，所述标定测量传感器3可以用于检测所述压力源的压力，所述信号处理电路1可以与所述实际过程测量传感器2连接以用于对所述实际过程测量传感器2检测到的所述被测介质的压力信号进行信号处理，或者所述信号处理电路1可以与所述标定测量传感器3连接，可以用于根据所述标定测量传感器3检测到的所述压力源的压力信号进行标定。

如图2所示，在本发明提供的电子压力计中形成有压力源。该压力源可以是通过在电子压力计内制作空腔4、并向空腔4内填充预定量的气体(例如，近似理想气体，如氦气)来形成。所填充的气体量与要形成的压力源的压力有关。此外，空腔4具有一开口401，并且标定测量传感器3可以封盖该开口401，这样，空腔4就形成为封闭的空腔。一旦标定测量传感器3被通电(例如，与信号处理电路1之间电连接)，其就可以开始检测空腔4内的气体压力，即，检测所述压力源的压力，以用于信号处理电路1进行标定。

通常情况下，信号处理电路1与实际过程测量传感器2连接，用于对所述实际过程测量传感器2检测到的所述被测介质的压力信号进行信号处理。可以预先在信号处理电路1中设置一标定间隔(例如，一个月、半年等等)。只要到达该标定间隔，信号处理电路1可以自动断开与实际过程测量传感器2连接，而切换到与标定测量传感器3连接。此时，信号处理电路1就可以根据所述标定测量传感器3检测到的所述压力源的压力信号进行标定。一旦完成标定之后，信号处理电路1可以断开与标定测量传感器3连接，再切换回与所述实际过程测量传感器2连接，以重新开始检测被测介质的压力信号。

通过上述过程，可以实现对电子压力计的自动标定，无需将电子压力计从测量环境中取出，操作过程简单方便，并且不会导致短期停产，成本低，适用于在石油或天然气等井下测量压力的场合，以及其它不方便进行定期标定的场合。

在本发明中，所述信号处理电路1可以被配置为通过以下方式进行标定：对所述标定测量传感器3检测到的所述压力源的压力信号进行信号处理。其中，所述信号处理可以包括例如放大、变换、滤波、电路参数运算、供电、通讯输出等操作。该信号处理过程同对实际过程测量传感器2检测到的被测介质的压力信号的信号处理过程是一致的。之后，可以判断经信号处理后的所述压力源的压力信号是否与理论的压力信号匹配。

在温度恒定的测量环境中，压力源中的压力基本上保持固定，因此，在这种情况下，可以提前知道该压力的理论值，以及对应的理论的压力信号，并且该理论的压力信号可以被提前预设在信号处理电路1中。而在井下的测量环境中，温度通常是变化的，这就导致压力源的压力会随温度发生变化。压力随温度的变化关系可以提前预知(例如，通过实验获得)，并且可以被提前预设在信号处理电路1中。因此，在这种情况下，可以首先检测被测介质的当前温度，然后信号处理电路1可以根据当前温度、以及预设的压力随温度的变化关系，确定出与该当前温度对应的压力，该压力值可以作为压力源的理论压力值，并且可以得出相应的理论的压力信号。

当经信号处理后的所述压力源的压力信号与所述理论的压力信号不匹配时，表明信号处理电路1的相关电路参数(例如，温度灵敏度系数、零点初值、压力灵敏度系数等)的设置不合适，由信号处理电路1引入了较大的测量误差。在这种情况下，信号处理电路1能够自适应调整该信号处理电路1的相关电路参数，以使经信号处理后的所述压力源的压力信号与所述理论的压力信号匹配。应当理解的是，信号处理电路1如何调整相关电路参数以使经信号处理后的所述压力源的压力信号与所述理论的压力信号匹配的过程及原理是本领域的技术人员公知的，对此，本发明在此不做详细阐述。

在完成参数的自适应调整之后，就完成了标定过程。

图3示出了根据本发明的另一实施方式的电子压力计的结构示意图。如图3所示，所述标定测量传感器3可以包括零点标定测量传感器31、中间量程点标定测量传感器32和满量程点标定测量传感器33。以及，所述压力源可以包括第一压力源、第二压力源和第三压力源。其中，所述第一压力源可以为其内填充有用于使所述第一压力源的压力为所述电子压力计的零点压力的气体的第一空腔41，并且该第一空腔41的开口411由所述零点标定测量传感器31封盖。所述第二压力源可以为其内填充有用于使所述第二压力源的压力为所述电子压力计的任一中间量程点压力(例如，满量程点压力的一半)的气体的第二空腔42，并且该第二空腔42的开口421由所述中间量程点标定测量传感器32封盖。以及，所述第三压力源可以为其内填充有用于使所述第三压力源的压力为所述电子压力计的满量程点压力的气体的第三空腔43，并且该第三空腔43的开口431由所述满量程点标定测量传感器33封盖。

也就是说，在电子压力计中可以形成有多个压力源，并且可以包括多个标定测量传感器，其中，多个标定测量传感器与多个压力源一一对应，用于检测相对应的压力源的压力信号。信号处理电路1在到达标定间隔时，可以首先与所述多个标定测量传感器中的一者连接，进行第一次标定。之后再与下一个标定测量传感器连接，进行第二次标定，以此类推，直到与所述多个标定测量传感器中的每一者都进行了连接、并进行了相应的标定为止。在多个压力源的情况下，信号处理电路1通过自适应调整其相关电路参数，可以使得检测到的每个压力源的压力信号经信号处理电路1进行信号处理后，都能够与各自对应的理论压力信号匹配。之后，标定过程完成，信号处理电路1切换回与实际过程测量传感器2连接。

虽然在图3中示出了标定测量传感器3包括零点标定测量传感器31、中间量程点标定测量传感器32和满量程点标定测量传感器33，以及，所述压力源包括第一压力源、第二压力源和第三压力源，不过应当理解的是，标定测量传感器3也可以包括零点标定测量传感器31、中间量程点标定测量传感器32和满量程点标定测量传感器33中的一者或一些，相应地，所述压力源也可以包括第一压力源、第二压力源和第三压力源中的一者或一些，这些实施方式同样落入本发明的范围。一般而言，选取的标定点越多，标定的精度就越高，相应的标定时间也随之加长，因而，为兼顾精度和标定过程所需时长，在选择标定点时优先选择能够反映传感器特性的典型数据点，例如前述的零点、中间量程点和满量程点，但并不限于此。在实际使用中，可根据具体的工程需求选择合适的数据点进行标定。

由于已经自适应调整了信号处理电路1的相关电路参数，因此，之后再用该信号处理电路1对检测到的被测介质的压力信号进行信号处理时，可以避免信号处理电路1引入较大的测量误差，从而保证经信号处理电路1后得到的压力信号能够真实、准确地表示被测介质的实际压力。

图4示出了根据本发明的另一实施方式的电子压力计的结构示意图。如图4所示，所述电子压力计还可以包括：压力计本体5，所述实际过程测量传感器2、所述信号处理电路1、所述标定测量传感器3和所述压力源可以位于所述压力计本体5内；以及过程连接接口6，设置在所述压力计本体5的一侧，并与所述实际过程测量传感器2连接，可以用于接触所述被测介质，并将所述被测介质的压力传递到所述实际过程测量传感器2，以供实际过程测量传感器2进行检测。

此外，所述压力计本体5可以形成为金属结构。并且为了保证标定测量传感器3能够紧密封盖空腔4的开口401，以使空腔4形成为完全封闭的空腔，在本发明的优选实施方式中，所述标定测量传感器3可以与所述空腔4的开口401周围的压力计本体5部分焊接，以封盖所述开口401。由此，可以防止空腔4内的气体泄漏，保持气体量恒定。

图5示出了根据本发明的实施方式的用于电子压力计的标定方法的流程图。如图5所示，该方法可以包括：步骤S1，检测在所述电子压力计内形成的压力源的压力信号；以及步骤S2，根据检测到的所述压力源的压力信号进行标定。

其中，所述压力源可以通过以下方式来形成：在所述电子压力计内首先形成空腔，之后，在该空腔内填充预定量的气体以形成所述压力源。具体可参见图2-图4所示的电子压力计。

图6示出了根据本发明的另一实施方式的用于电子压力计的标定方法的流程图。如图6所示，所述根据检测到的所述压力源的压力信号进行标定的步骤S2可以包括：步骤S21，对检测到的所述压力源的压力信号进行信号处理；步骤S22，判断经信号处理后的所述压力源的压力信号是否与理论的压力信号匹配；步骤S23，在经信号处理后的所述压力源的压力信号与所述理论的压力信号不匹配的情况下，自适应调整用于进行所述信号处理的相关电路参数(例如，温度灵敏度系数、零点初值、压力灵敏度系数等)，以使经信号处理后的所述压力源的压力信号与所述理论的压力信号匹配。

此外，如图6所示，所述方法还可以包括：步骤S3，检测被测介质的压力信号；步骤S4，对检测到的所述被测介质的压力信号进行信号处理；步骤S5，判断是否到达预设的标定间隔；在到达预设的标定间隔的情况下，进行步骤S1，而在未到达预设的标定间隔的情况下，返回步骤S3。也就是说，在本发明中，可以以预设的标定间隔从对所述被测介质的压力信号的检测切换到对所述压力源的压力信号的检测；以及在完成所述标定之后，再切换回对所述被测介质的压力信号的检测。

综上所述，通过本发明提供的电子压力计和用于电子压力计的标定方法，可以在电子压力计内部形成压力源，通过检测该压力源的压力，可以实现对电子压力计的自动标定，无需将电子压力计从测量环境中取出，操作过程简单方便，并且不会导致短期停产，成本低，适用于在石油或天然气等井下测量压力的场合，以及其它不方便进行定期标定的场合。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (8)

1.一种电子压力计，包括信号处理电路(1)和用于检测被测介质的压力的实际过程测量传感器(2)，其特征在于，所述电子压力计还包括多个标定测量传感器(3)，并且在所述电子压力计内形成有压力不同的多个压力源，所述压力源为其内填充有预定量的气体的空腔(4)，并且所述空腔(4)具有开口(401)，所述标定测量传感器(3)封盖所述开口(401)，所述多个标定测量传感器(3)用于分别检测所述多个压力源的压力，所述信号处理电路(1)与所述实际过程测量传感器(2)连接以用于对所述实际过程测量传感器(2)检测到的所述被测介质的压力信号进行信号处理，或者所述信号处理电路(1)与所述标定测量传感器(3)连接，用于根据所述多个标定测量传感器(3)检测到的所述多个压力源的压力信号进行标定，

其中，所述多个标定测量传感器(3)包括：零点标定测量传感器(31)、中间量程点标定测量传感器(32)和满量程点标定测量传感器(33)；所述多个压力源包括：第一压力源、第二压力源和第三压力源；其中，

所述第一压力源为其内填充有用于使所述第一压力源的压力为所述电子压力计的零点压力的气体的第一空腔(41)，并且该第一空腔(41)的开口(411)由所述零点标定测量传感器(31)封盖；

所述第二压力源为其内填充有用于使所述第二压力源的压力为所述电子压力计的任一中间量程点压力的气体的第二空腔(42)，并且该第二空腔(42)的开口(421)由所述中间量程点标定测量传感器(32)封盖；以及，

所述第三压力源为其内填充有用于使所述第三压力源的压力为所述电子压力计的满量程点压力的气体的第三空腔(43)，并且该第三空腔(43)的开口(431)由所述满量程点标定测量传感器(33)封盖。

2.根据权利要求1所述的电子压力计，其特征在于，所述信号处理电路(1)被配置为通过以下方式进行标定：

对所述多个标定测量传感器(3)检测到的所述多个压力源的压力信号进行信号处理；

判断经信号处理后的所述多个压力源的压力信号是否与理论的压力信号匹配；

在经信号处理后的所述多个压力源的压力信号与所述理论的压力信号不匹配的情况下，自适应调整所述信号处理电路(1)的相关电路参数，以使经信号处理后的所述多个压力源的压力信号与所述理论的压力信号匹配。

3.根据权利要求1所述的电子压力计，其特征在于，所述信号处理电路(1)以预设的标定间隔从与所述实际过程测量传感器(2)连接切换到与所述多个标定测量传感器(3)连接；以及在完成所述标定之后，再切换回与所述实际过程测量传感器(2)连接。

4.根据权利要求1所述的电子压力计，其特征在于，所述电子压力计还包括：

压力计本体(5)，所述实际过程测量传感器(2)、所述信号处理电路(1)、所述多个标定测量传感器(3)和所述多个压力源位于所述压力计本体(5)内；以及

过程连接接口(6)，设置在所述压力计本体(5)的一侧，并与所述实际过程测量传感器(2)连接，用于接触所述被测介质，并将所述被测介质的压力传递到所述实际过程测量传感器(2)。

5.根据权利要求4所述的电子压力计，其特征在于，所述压力源为其内填充有预定量的气体的空腔(4)，并且所述空腔(4)具有开口(401)；

所述压力计本体(5)形成为金属结构，并且所述多个标定测量传感器(3)与所述空腔(4)的开口(401)周围的压力计本体(5)部分焊接，以封盖所述开口(401)。

6.一种用于电子压力计的标定方法，所述电子压力计包括信号处理电路和用于检测被测介质的压力的实际过程测量传感器，其特征在于，所述电子压力计还包括多个标定测量传感器，并且在所述电子压力计内形成有压力不同的多个压力源，所述压力源为其内填充有预定量的气体的空腔，并且所述空腔具有开口，所述标定测量传感器封盖所述开口，该方法包括：

检测在所述电子压力计内形成的压力不同的多个压力源的压力信号；以及

根据检测到的所述压力不同的多个压力源的压力信号进行标定，

其中，所述多个标定测量传感器包括：零点标定测量传感器、中间量程点标定测量传感器和满量程点标定测量传感器；所述多个压力源包括：第一压力源、第二压力源和第三压力源；其中，

所述第一压力源为其内填充有用于使所述第一压力源的压力为所述电子压力计的零点压力的气体的第一空腔，并且该第一空腔的开口由所述零点标定测量传感器封盖；

所述第二压力源为其内填充有用于使所述第二压力源的压力为所述电子压力计的任一中间量程点压力的气体的第二空腔，并且该第二空腔的开口由所述中间量程点标定测量传感器封盖；以及，

所述第三压力源为其内填充有用于使所述第三压力源的压力为所述电子压力计的满量程点压力的气体的第三空腔，并且该第三空腔的开口由所述满量程点标定测量传感器封盖。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据检测到的所述压力不同的多个压力源的压力信号进行标定的步骤包括：

对检测到的所述多个压力源的压力信号进行信号处理；

判断经信号处理后的所述多个压力源的压力信号是否与理论的压力信号匹配；

在经信号处理后的所述多个压力源的压力信号与所述理论的压力信号不匹配的情况下，自适应调整用于进行所述信号处理的相关电路参数，以使经信号处理后的所述多个压力源的压力信号与所述理论的压力信号匹配。

8.根据权利要求6-7中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

检测被测介质的压力信号；

对检测到的所述被测介质的压力信号进行信号处理；

以预设的标定间隔从对所述被测介质的压力信号的检测切换到对所述多个压力源的压力信号的检测；以及

在完成所述标定之后，再切换回对所述被测介质的压力信号的检测。

Images