CN111749682A - 温度传感器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种温度传感器，包括：套管，套管的一端能够伸入油井内；声表面波器件，声表面波器件设置在套管伸入油井内的一端；连接组件，连接组件位于与套管远离声表面波器件的一端，并与声表面波器件连接。本发明解决了现有技术中的温度传感器不适用于液体测量场合的问题。

Description

温度传感器

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，具体而言，涉及一种温度传感器。

背景技术

温度传感器是工业生产和过程控制中极其重要的一种常用传感器，在石油石化行业有着广泛的应用。为了有效控制石油生产质量，井口温度是必须的监测量，温度传感器在该方面的应用也经历了从机械式温度计人工读表，电子式温度表直至温度变送器自动采集的发展过程，但目前仍然有大部分采油井由于历史原因，没有预埋传感器和线缆，不具备自动采集改造的条件或改造代价过大。针对这一情况，无线温度传感器成为井口温度自动化采集的一个主要发展趋势。目前主流应用的井口无线温度传感器，主要依靠传统温度变送器和无线模块、电池的组合来实现无线温度传感，优点是技术成熟，检测结果可靠，但是由于使用电池进行供电，其采集频率无法进一步提升(一般为10至20分钟采集一次)，尚无法达到15秒采集一次的标准。另一方面，出于安全防爆的考虑，也无法一味增加电池容量。对监测的动态性以及进一步通过物联网大数据实现高价值应用造成了一定的瓶颈。

无源无线传感技术是近年发展起来的一种新型传感技术，其最大的优势在于传感器一侧无需任何的电池供电，因此如果传感器本身不发生损坏，就无需考虑电池寿命等附加问题，同时其采集频次也不在受到电池容量的限制，并且在防爆环境中极易实现本质安全。实现无源无线传感的一种重要方法是声表面波(surface acoustic wave，SAW)传感技术。但目前声表面波无线温度传感器的现有结构形式不适用于油田、工业过程控制等液体测量的场合，且现有结构下温度敏感元件距离测量介质较远，测量准确性有一定问题。因此需要改进声表面波无线温度传感器的结构，使其适用于油田等现场应用，从而提高无线温度传感器的安装便利性、测量准确性和结构可靠性。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种温度传感器，以解决现有技术中的温度传感器不适用于液体测量场合的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种温度传感器，包括：套管，套管的一端能够伸入油井内；声表面波器件，声表面波器件设置在套管伸入油井内的一端；连接组件，连接组件位于与套管远离声表面波器件的一端，并与声表面波器件连接。

进一步地，温度传感器还包括：器件安装板，声表面波器件与器件安装板连接，器件安装板位于套管内；压圈，压圈盖设在套管伸入油井的一端，以将器件安装板保持在套管内，压圈具有过孔，声表面波器件穿过过孔由套管内伸出。

进一步地，套管的内壁具有止挡凸起，器件安装板的两侧分别与止挡凸起和压圈抵接。

进一步地，止挡凸起沿套管的内壁周向设置。

进一步地，压圈的一部分套设在套管外侧，并与套管的外壁过盈配合。

进一步地，温度传感器还包括：外壳，外壳与套管远离声表面波器件的一端连接，连接组件的至少一部分设置在外壳内；压盖，压盖盖设在外壳的开口端，连接组件与压盖连接，压盖具有通孔，连接组件的一部分由通孔伸出外壳，以与天线连接。

进一步地，连接组件包括：天线接口板，天线接口板位于外壳内，并与压盖连接；接线柱，接线柱设置在天线接口板上，并且朝向声表面波器件伸出，接线柱与声表面波器件之间通过导线电连接；天线连接器，天线连接器与天线接口板连接，并由通孔伸出外壳。

进一步地，接线柱为多个，且均与声表面波器件电连接。

进一步地，外壳的外壁具有顺次连接的大径段和小径段，小径段相比于大径段靠近声表面波器件，小径段套设在套管外侧，压盖与大径段连接，小径段的外侧具有与油井配合的连接结构。

进一步地，连接结构为连接螺纹，套管与外壳之间通过螺纹连接。

应用本发明的技术方案，通过在套管的一端设置有声表面波器件，当套管伸入到油井内时，声表面波器件能够与油井内的油直接接触，声表面波器件通过导线与连接组件连接，从而将检测信号传输出来，保证了油井温度的检测精度，并且不需要预埋传感器和线缆，适用于各种油井，同时温度传感器不需要电池的设计，一方面提高了温度传感器的采集频率，满足了检测需求，另一方面避免了更换电池所带来的浪费以及电池易爆引起的安全性问题，保证了现场的安全。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明的温度传感器的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、套管；11、止挡凸起；20、声表面波器件；30、连接组件；31、天线接口板；32、接线柱；33、天线连接器；40、器件安装板；50、压圈；60、外壳；70、压盖。

具体实施方式

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组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本发明。

为了解决现有技术中的温度传感器不适用于液体测量场合的问题，本发明提供了一种温度传感器。

如图1所示的一种温度传感器，包括套管10、声表面波器件20和连接组件30，套管10的一端能够伸入油井内；声表面波器件20设置在套管10伸入油井内的一端；连接组件30位于与套管10远离声表面波器件20的一端，并与声表面波器件20连接。

本实施例通过在套管10的一端设置有声表面波器件20，当套管10伸入到油井内时，声表面波器件20能够与油井内的油直接接触，声表面波器件20通过导线与连接组件30连接，从而将检测信号传输出来，保证了油井温度的检测精度，并且不需要预埋传感器和线缆，适用于各种油井，同时温度传感器不需要电池的设计，一方面提高了温度传感器的采集频率，满足了检测需求，另一方面避免了更换电池所带来的浪费以及电池易爆引起的安全性问题，保证了现场的安全。

在本实施例中，温度传感器还包括器件安装板40和压圈50，声表面波器件20与器件板连接，器件安装板40位于套管10内；压圈50盖设在套管10伸入油井的一端，以将器件安装板40保持在套管10内，压圈50的中心处具有过孔，声表面波器件20穿过过孔由套管10内伸出。声表面波器件20安装在器件安装板40朝外的一侧，从而使得声表面波器件20能够接触到油井内的油，压圈50将器件安装板40压紧在套管10上，从而保证器件安装板40与套管10的可靠连接，也就保证了声表面波器件20与套管10的可靠连接，通过操作套管10即可控制声表面波器件20在油井内的位置，使得声表面波器件20与油能够有效接触。在使用时，可以将套管10的一部分深入到油内，以保证检测准确性。

可选地，套管10的内壁具有止挡凸起11，且止挡凸起11沿套管10的内壁周向设置，过孔的大小大于声表面波器件20的直径，且小于器件安装板40的直径，器件安装板40的两侧分别与止挡凸起11和压圈50抵接。止挡凸起11与压圈50之间的距离与器件安装板40的厚度的大致相同，从而使得器件安装板40在止挡凸起11和压圈50的共同作用下能够保持在套管10内的位置稳定，避免器件安装板40在套管10内的随意运动。止挡凸起11可以连续设置一整圈，也可以相互分隔设置多个子部件。

在本实施例中，压圈50的一部分套设在套管10外侧，并与套管10的外壁过盈配合，以保证压圈50与套管10之间连接的可靠性。

在本实施例中，温度传感器还包括外壳60和压盖70，外壳60与套管10远离声表面波器件20的一端连接，连接组件30的至少一部分设置在外壳60内；压盖70盖设在外壳60的开口端，连接组件30与压盖70连接，压盖70的中心处具有通孔，连接组件30的一部分由通孔伸出外壳60，以与天线连接。外壳60一方面能够保护连接组件30，另一方面能够与油井的其他部件配合，以将温度传感器安装到油井上，压盖70遮挡外壳60的开口端，以进一步保证连接组件30的安全。

在本实施例中，连接组件30包括天线接口板31、接线柱32和天线连接器33，天线接口板31位于外壳60内，并与压盖70连接；接线柱32设置在天线接口板31上，并且朝向声表面波器件20伸出，接线柱32与声表面波器件20之间通过导线电连接；天线连接器33与天线接口板31连接，并由通孔伸出外壳60。

具体地，导线穿设在套管10内，从而使得温度传感器伸入到油井内时，套管10能够对导线起到保护作用，接线柱32设置有两个，分别通过导线与声表面波器件20的信号端和接地端电连接，接线柱32和天线连接器33分别设置在天线接口板31的两侧，天线连接器33与天线连接，这样，即可将声表面波器件20的检测信号输送到相应的设备中进行进一步处理和分析。除天线连接器33的一部分伸出外壳60外，连接组件30的其他部件均容纳在外壳60内，以对其进行保护。

可选地，外壳60的外壁具有顺次连接的大径段和小径段，小径段相比于大径段靠近声表面波器件20，小径段套设在套管10外侧，压盖70与大径段连接，小径段的外侧具有与油井配合的连接结构。外壳60整体呈套筒状，其中小径段与套管10的端部螺纹连接，小径段的外周也具有连接螺纹作为连接结构，大径段与小径段之间形成台阶面，安装时，台阶面可以起到止挡限位作用，以保证安装精度。大径段的端部为敞口设置的，压盖70即盖设在敞口处。

本实施例的具体工艺步骤如下：

1、将声表面波器件20通过表面贴装工艺焊接在器件安装板40上；

2、两个接线柱32和天线连接器33安装在天线接口板31上；

3、将声表面波器件20与接线柱32通过导线连接；

4、将套管10与壳体通过螺纹配合的方式机械连接；

5、将导线穿过壳体和套管10，将天线接口板31安装在壳体上；

6、将导线与器件安装板40连接，将器件安装板40安装在套管10的止挡凸起11处；

7、将压圈50安装在套管10上，并将套管10与压圈50焊接在一起；

8、将压盖70安装在壳体上，并将压盖70与壳体焊接在一起。

需要说明的是，上述实施例中的多个指的是至少两个。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

1、解决了现有技术中的温度传感器不适用于液体测量场合的问题；

2、声表面波器件能够与油井内的油直接接触，保证了油井温度的检测精度；

3、不需要预埋传感器和线缆，适用于各种油井；

4、提高了温度传感器的采集频率，满足了检测需求；

5、避免了更换电池所带来的浪费以及电池易爆引起的安全性问题，安全性高；

6、整体结构简单，使用稳定可靠。

显然，上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种温度传感器，其特征在于，包括：

套管(10)，所述套管(10)的一端能够伸入油井内；

声表面波器件(20)，所述声表面波器件(20)设置在所述套管(10)伸入所述油井内的一端；

连接组件(30)，所述连接组件(30)位于与所述套管(10)远离所述声表面波器件(20)的一端，并与所述声表面波器件(20)连接。

2.根据权利要求1所述的温度传感器，其特征在于，所述温度传感器还包括：

器件安装板(40)，所述声表面波器件(20)与所述器件安装板(40)连接，所述器件安装板(40)位于所述套管(10)内；

压圈(50)，所述压圈(50)盖设在所述套管(10)伸入所述油井的一端，以将所述器件安装板(40)保持在所述套管(10)内，所述压圈(50)具有过孔，所述声表面波器件(20)穿过所述过孔由所述套管(10)内伸出。

3.根据权利要求2所述的温度传感器，其特征在于，所述套管(10)的内壁具有止挡凸起(11)，所述器件安装板(40)的两侧分别与所述止挡凸起(11)和所述压圈(50)抵接。

4.根据权利要求3所述的温度传感器，其特征在于，所述止挡凸起(11)沿所述套管(10)的内壁周向设置。

5.根据权利要求2所述的温度传感器，其特征在于，所述压圈(50)的一部分套设在所述套管(10)外侧，并与所述套管(10)的外壁过盈配合。

6.根据权利要求1所述的温度传感器，其特征在于，所述温度传感器还包括：

外壳(60)，所述外壳(60)与所述套管(10)远离所述声表面波器件(20)的一端连接，所述连接组件(30)的至少一部分设置在所述外壳(60)内；

压盖(70)，所述压盖(70)盖设在外壳(60)的开口端，所述连接组件(30)与所述压盖(70)连接，所述压盖(70)具有通孔，所述连接组件(30)的一部分由所述通孔伸出所述外壳(60)，以与天线连接。

7.根据权利要求6所述的温度传感器，其特征在于，所述连接组件(30)包括：

天线接口板(31)，所述天线接口板(31)位于所述外壳(60)内，并与所述压盖(70)连接；

接线柱(32)，所述接线柱(32)设置在所述天线接口板(31)上，并且朝向所述声表面波器件(20)伸出，所述接线柱(32)与所述声表面波器件(20)之间通过导线电连接；

天线连接器(33)，所述天线连接器(33)与所述天线接口板(31)连接，并由所述通孔伸出所述外壳(60)。

8.根据权利要求7所述的温度传感器，其特征在于，所述接线柱(32)为多个，且均与所述声表面波器件(20)电连接。

9.根据权利要求8所述的温度传感器，其特征在于，所述外壳(60)的外壁具有顺次连接的大径段和小径段，所述小径段相比于所述大径段靠近所述声表面波器件(20)，所述小径段套设在所述套管(10)外侧，所述压盖(70)与所述大径段连接，所述小径段的外侧具有与所述油井配合的连接结构。

10.根据权利要求9所述的温度传感器，其特征在于，所述连接结构为连接螺纹，所述套管(10)与所述外壳(60)之间通过螺纹连接。

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