CN108561299A - 一种无线综合录井仪配套的钻井液泵用泵冲传感装置 - Google Patents
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Abstract
一种无线综合录井仪配套的钻井液泵用泵冲传感装置，包括推挽式半桥TMR磁传感器、永磁体、信号调整单元、控制单元、无线发射装置、蓄电池、电源调整单元，所述的永磁体通过一个连接杆固定在钻井液泵的转轴上，连接杆长度方向走向与转轴的轴线方向相垂直，所述的推挽式半桥TMR磁传感器设置于钻井液泵的外壳上靠近转轴的一侧，推挽式半桥TMR磁传感器探头与永磁体相正对；推挽式半桥TMR磁传感器信号输出端与信号调整单元信号输入端相连，信号调整单元信号输出端与控制单元信号输入端相连，控制单元信号输出端与无线发射装置信号输入端相连；本装置采用无线数据传输而且稳定、高效、低功耗。
Description
技术领域
本发明涉及传感器制造领域，具体是一种无线综合录井仪配套的钻井液泵用泵冲传感装置。
背景技术
泵冲传感器是用以测量钻井液泵每分钟的活塞动作次数，根据输入的单冲泵容积、泵效率等参数计算入口流量，计算迟到时间及其他派生参数。泵冲传感器是录井测试系统中非常重要的一个分支。
现有的泵冲传感器其大多采用有线连接，存在如下缺点：现场布线困难、长时间恶劣条件下线缆老化损坏、接插件损坏、安装不便。
传统的有线录井方式，已经不能高效的支持现有的钻井技术，综合录井势必要走向无线低功耗的实现方式。目前采用简单的系统集成方式和已有的商用无线传输技术根本无法满足现场的实际需要，只有从传感器源头开始，到无线传输的所有环节，全部采用低功耗设计，但目前还没有厂商能够突破该项技术。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种无线综合录井仪配套的钻井液泵用泵冲传感装置，其采用无线数据传输而且稳定、高效、低功耗。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种无线综合录井仪配套的钻井液泵用泵冲传感装置，包括推挽式半桥TMR磁传感器、永磁体、信号调整单元、控制单元、无线发射装置、蓄电池、电源调整单元，所述的永磁体通过一个连接杆固定在钻井液泵的转轴上，连接杆长度方向走向与转轴的轴线方向相垂直，所述的推挽式半桥TMR磁传感器设置于钻井液泵的外壳上靠近转轴的一侧，推挽式半桥TMR磁传感器探头与永磁体相正对；
推挽式半桥TMR磁传感器信号输出端与信号调整单元信号输入端相连，信号调整单元信号输出端与控制单元信号输入端相连，控制单元信号输出端与无线发射装置信号输入端相连；
推挽式半桥TMR磁传感器将采集到的变化的磁场信号转化为数字电压信号输出给信号调整单元，信号调整单元将数字电压信号进行调整然后输出给控制单元，控制单元接收信号后控制无线发射装置发送信号；
蓄电池输出端与电源调整单元输入端相连，电源调整单元输出端与控制单元电源输入端相连，控制单元电源输出端通过三条相互并联的支路分别与推挽式半桥TMR磁传感器电源输入端、信号调整单元电源输入端、无线发射装置电源输入端相连；
蓄电池通过电源调整单元稳压后输出至控制单元，控制单元分别控制推挽式半桥TMR磁传感器、信号调整单元、无线发射装置的电源周期性通断。
为简单说明问题起见，以下对本发明所述的一种无线综合录井仪配套的钻井液泵用泵冲传感装置均简称为本装置。
本装置的工作原理：永磁体随钻井液泵转轴的转动进行圆周运动，每转过一个圆周就会靠近一次传感器形成一个接近信号，通过记录单位时间内出发接近信号的次数，计算出钻井液泵的转速，从而计算出钻井液泵每分钟的活塞动作次数。
本装置的优点：本装置的信号传输采用无线的方式，相比于现有的有线传输方式解决了布线困难，长时间恶劣条件下线缆老化损坏，接插件易损坏以及安装不便的问题，本装置采用低功耗传感器以及周期性通断的间歇式休眠的电源管理策略，保证在使用蓄电池的情况下依然可以保证长时间的电源续航。本专利技术给国内现正在研发的综合录井仪提供从传感器源头到无线传输的所有环节，全部采用低功耗无线的泵冲传感器。
为达到本装置更好的使用效果，其优选方案如下：
作为优选的，所述的信号调整单元包括信号调整模块、滤波模块、上拉电阻；
推挽式半桥TMR磁传感器信号输出端与信号调整模块信号输入端相连，信号调整模块信号输出端与滤波模块信号输入端相连，滤波模块输出端与上拉电阻信号输入端连接，上拉电阻信号输出端与控制单元信号输入端相连；
推挽式半桥TMR磁传感器将采集到的变化的磁场信号转化为数字电压信号输出给调整模块，调整模块将数字电压信号调整后输出给滤波模块，滤波模块进行滤波后输出给上拉电阻，电压信号经过上拉电阻最后输出至控制单元；
所述的控制单元电源输出端输出至信号调整单元的支路分为三条相互并联的分路分别连接调整模块、滤波模块、上拉电阻。
调整模块将数字电压信号调整为带有杂波的矩形波，滤波模块滤除杂波然后输出给上拉电阻，上拉电阻将电压信号钳位在高电平位置。
作为优选的，所述的信号调整单元、控制单元、无线发射装置、蓄电池、电源调整单元均设于一个防爆壳体内，防爆壳体设于钻井液泵外壳上并通过线缆与推挽式半桥TMR磁传感器连接，所述的线缆包括供电线和数据传输线。
这样可以保证电路部分不受外界工作条件的干扰，保证电路结构的稳定运行。
附图说明
图1是本装置的结构示意图。
图2是本装置的电路框图。
具体实施方式
参见图1、图2，本装置包括推挽式半桥TMR磁传感器1、永磁体2、信号调整单元3、控制单元4、无线发射装置5、蓄电池6、电源调整单元7，所述的信号调整单元3包括信号调整模块31、滤波模块32、上拉电阻33。所述的控制单元4采用的单片机，所述的蓄电池为锂电池。
所述的永磁体2通过一个连接杆21固定在钻井液泵9的转轴91上，连接杆21长度方向走向与转轴91的轴线方向相垂直，所述的推挽式半桥TMR磁传感器1通过支架11设置于钻井液泵9的外壳上靠近转轴91的一侧，推挽式半桥TMR磁传感器1探头与永磁体2相正对，所述的信号调整单元3、控制单元4、无线发射装置5、蓄电池6、电源调整单元7均设于一个防爆壳体8内，防爆壳体8设于钻井液泵9外壳上并通过线缆81与推挽式半桥TMR磁传感器1连接，所述的线缆81包括供电线和数据传输线。
推挽式半桥TMR磁传感器1信号输出端与信号调整模块31信号输入端相连，信号调整模块31信号输出端与滤波模块32信号输入端相连，滤波模块32输出端与上拉电阻33信号输入端连接，上拉电阻33信号输出端与控制单元4信号输入端相连，控制单元4信号输出端与无线发射装置5信号输入端相连。
推挽式半桥TMR磁传感器1将采集到的变化的磁场信号转化为数字电压信号输出给调整模块31，调整模块31将数字电压信号调整后输出给滤波模块32，滤波模块32进行滤波后输出给上拉电阻33，电压信号经过上拉电阻33最后输出至控制单元4，控制单元4接收信号后控制无线发射装置5发送信号。
蓄电池6输出端与电源调整单元7输入端相连，电源调整单元7输出端与控制单元4电源输入端相连，控制单元4电源输出端通过三条相互并联的支路分别与推挽式半桥TMR磁传感器1电源输入端、信号调整单元3电源输入端、无线发射装置5电源输入端相连，所述的控制单元4电源输出端输出至信号调整单元3的支路分为三条相互并联的分路分别连接调整模块31、滤波模块32、上拉电阻33。
蓄电池6通过电源调整单元7将蓄电池2.4~5.4V的电压稳压至3.3VDC后输出至控制单元4，控制单元4分别控制推挽式半桥TMR磁传感器1、信号调整单元3、无线发射装置5的电源周期性通断。
本装置的工作原理：永磁体2随钻井液泵9转轴91的转动进行圆周运动，每转过一个圆周就会靠近一次传感器形成一个接近信号，通过记录单位时间内出发接近信号的次数，计算出钻井液泵9的转速，从而计算出钻井液泵9每分钟的活塞动作次数。
本装置的优点：本装置的信号传输采用无线的方式，相比于现有的有线传输方式解决了布线困难，长时间恶劣条件下线缆81老化损坏，接插件易损坏以及安装不便的问题，本装置采用低功耗传感器以及周期性通断的间歇式休眠的电源管理策略，保证在使用蓄电池6的情况下依然可以保证长时间的电源续航。
调整模块31将数字电压信号调整为带有杂波的矩形波，滤波模块32滤除杂波然后输出给上拉电阻33，上拉电阻33将电压信号钳位在高电平位置。
防爆壳体8可以保证电路部分不受外界工作条件的干扰，保证电路结构的稳定运行。
Claims (3)
1.一种无线综合录井仪配套的钻井液泵用泵冲传感装置，其特征在于，包括推挽式半桥TMR磁传感器、永磁体、信号调整单元、控制单元、无线发射装置、蓄电池、电源调整单元，所述的永磁体通过一个连接杆固定在钻井液泵的转轴上，连接杆长度方向走向与转轴的轴线方向相垂直，所述的推挽式半桥TMR磁传感器设置于钻井液泵的外壳上靠近转轴的一侧，推挽式半桥TMR磁传感器探头与永磁体相正对；
推挽式半桥TMR磁传感器信号输出端与信号调整单元信号输入端相连，信号调整单元信号输出端与控制单元信号输入端相连，控制单元信号输出端与无线发射装置信号输入端相连；
推挽式半桥TMR磁传感器将采集到的变化的磁场信号转化为数字电压信号输出给信号调整单元，信号调整单元将数字电压信号进行调整然后输出给控制单元，控制单元接收信号后控制无线发射装置发送信号；
蓄电池输出端与电源调整单元输入端相连，电源调整单元输出端与控制单元电源输入端相连，控制单元电源输出端通过三条相互并联的支路分别与推挽式半桥TMR磁传感器电源输入端、信号调整单元电源输入端、无线发射装置电源输入端相连；
蓄电池通过电源调整单元稳压后输出至控制单元，控制单元分别控制推挽式半桥TMR磁传感器、信号调整单元、无线发射装置的电源周期性通断。
2.根据权利要求1所述的一种无线综合录井仪配套的钻井液泵用泵冲传感装置，其特征在于：所述的信号调整单元包括信号调整模块、滤波模块、上拉电阻；
推挽式半桥TMR磁传感器信号输出端与信号调整模块信号输入端相连，信号调整模块信号输出端与滤波模块信号输入端相连，滤波模块输出端与上拉电阻信号输入端连接，上拉电阻信号输出端与控制单元信号输入端相连；
推挽式半桥TMR磁传感器将采集到的变化的磁场信号转化为数字电压信号输出给调整模块，调整模块将数字电压信号调整后输出给滤波模块，滤波模块进行滤波后输出给上拉电阻，电压信号经过上拉电阻最后输出至控制单元；
所述的控制单元电源输出端输出至信号调整单元的支路分为三条相互并联的分路分别连接调整模块、滤波模块、上拉电阻。
3.根据权利要求1所述的一种无线综合录井仪配套的钻井液泵用泵冲传感装置，其特征在于：所述的信号调整单元、控制单元、无线发射装置、蓄电池、电源调整单元均设于一个防爆壳体内，防爆壳体设于钻井液泵外壳上并通过线缆与推挽式半桥TMR磁传感器连接，所述的线缆包括供电线和数据传输线。
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