CN115326267A - 测井电缆张力测量报警仪及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种测井电缆张力测量报警仪及其使用方法，包括显示仪表和拉力传感器，拉力传感器安装于测井滑轮上，显示仪表电连接拉力传感器，拉力传感器经分压、补偿电路电连接显示仪表，显示仪表还电连接有RC电路，RC电路电连接测控电路，测控电路连接外部执行机构，显示仪表用于给拉力传感器恒压供电。本发明还提供一种测井电缆张力测量报警仪的使用方法。本发明使用三个独立机械旋钮，简洁易用，调节便利，控制准确，面板刻度清晰易辨，方便操作；降低成本；整机功能可靠，抗干扰能力强，适应环境温度范围广；体积重量较小，功耗较低；具有较大的推广应用价值。

Description

测井电缆张力测量报警仪及其使用方法

技术领域

本发明涉及地质测井设备技术领域，尤其涉及一种测井电缆张力测量报警仪及其使用方法。

背景技术

在水文、煤田、金属和非金属地质测井领域中，一般所测井孔孔径较小，井深最大3000-4000米，井斜一般不超过30-40°，其测井设备与石油测井仪器相比结构相对简化，特别是测井绞车自动控制功能不如国内外的石油测井专用绞车完善。详见王京成的相关论文。

由于各种地层不利条件，水文、煤田、金属和非金属地质测井井下遇卡遇阻风险仍然较高。详见李一涛、罗荣、汪源、陈永才等人相关论文。

相对较小的测井探管，其重量与电缆比值较小，在探管遇阻后短时间内更不易发现，可能会出现电缆损坏、测井数据失准等事故，造成资产损失与时间延误。详见孟贵生的相关论文。

目前已有相应设备与方法解决上述问题，如公开（公告）号为CN112964412A、专利名称为一种简易的测井电缆张力测量及张力突变报警装置，又如数字电路式张力监控系统，该张力监控系统详情见韩春田、薛辉等人的论文。或嵌入测井数据采集系统的相关软件，如专利号CN201911050007.3中所述的，但仍存在一些缺点，如机械式报警仪功能单一，报警精度较低；数字电路式采用单片机系统，数字元件较多，启动慢，易受或易产生电磁干扰，野外作业时抵抗恶劣条件能力差。通过对较多测井现场分析，测井电缆张力的测量目的主要为下降防阻与上升防卡，详见张丰的相关论文。所测量的力学信息变化较为简单，不需要复杂的数字程序电路也应能实现上述功能。为此，需要开发一种基本功能齐全、操作维护方便、抗干扰、高精度，更适合测井现场使用的直流模拟电路为基础的测井电缆张力测量报警仪器。

发明内容

针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种测井电缆张力测量报警仪及其使用方法，使用三个独立机械旋钮，分别控制井孔参数、报警门限、微调的功能，简洁易用，调节便利，控制准确，面板刻度基本均匀、布局合理，清晰易辨，方便操作；设计电路工作流程完善。元件数量减少、对元件的精度要求宽泛，可降低成本；整机功能可靠，抗干扰能力强，适应环境温度范围广。体积重量较小，功耗较低；具有较大的推广应用价值。

为了实现上述目的，本发明提供一种测井电缆张力测量报警仪，包括显示仪表和拉力传感器，其特征在于：拉力传感器安装于测井滑轮上，显示仪表电连接拉力传感器，拉力传感器经分压、补偿电路电连接显示仪表，显示仪表还电连接有RC电路，RC电路电连接测控电路，测控电路连接外部执行机构，显示仪表用于给拉力传感器恒压供电。

优选的，分压、补偿电路包括分压电路、补偿电路1和补充电路2，拉力传感器电连接分压电路，分压电路电连接显示仪表，分压电路还分别电连接补偿电路1和补偿电路2。

进一步地，补偿电路1、补偿电路2、分压电路、RC电路、测控电路和外部执行机构均为模拟直流电路。

进一步地，显示仪表上设置有张力调节旋钮面板，张力调节旋钮面板包括旋钮刻度面板和位于旋钮刻度面板中心的张力调节旋钮。

进一步地，旋钮刻度面板包括以张力调节旋钮中心为圆心等间距分布的多根圆弧刻度线，圆弧刻度线用于表示摩擦系数；

旋钮刻度面板还包括由张力调节旋钮中心向外辐射的弯曲程度不同的色带，色带用于表示钻孔倾斜角，各条色带的宽度不同，色带宽度用于表示泥浆比重，泥浆比重范围为1~1.1；

旋钮刻度面板上还设置有多个放大系数标识刻度线，多个放大系数标识不等角度排布在最外侧的圆弧刻度线上，在逆时针方向上，相邻两个放大系数标识之间的夹角逐渐减小。

进一步地，放大系数计算公式如下：

将探管与电缆合并计算，取其G与F_浮合并称为G'，则：

又：

可得：

在直孔

，清水

，下降速度

时，

可得：

以

为基准，可得任一

时的F拉力的比较系数：

在仪表显示设置中，将

设为基准点1，在其他参数条件下，其下降时的放大系数应为其倒数：

f_下’=F'_下/F

同理，上升时的放大系数为f_上’=F’_上/F。

进一步地，分压电路包括分压输入输出，分压输入输出包括电阻R2、R3、R22和开关K3；补偿电路1包括电阻R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12和开关K1；补偿电路2包括电阻R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21和开关K2，其中，电阻R3、R5、R14为可变电阻。

进一步地，电阻R1的两端分别连接SIG+和SIG－，电阻R1位于SIG+的一端还连接电阻R2的滑动端，电阻R2的一端连接电阻R22的一端，电阻R2的另一端连接开关K3的常闭端，电阻R22的另一端连接开关K3的常开端；开关K3的另一端连接可变电阻R3的一端，可变电阻R3的两端分别连接SIG+’和SIG－。

进一步地，电阻R4的滑动端连接5V电源的正极，电阻R4的一端连接电阻R6的一端，电阻R4的另一端连接开关K1的常闭端，电阻R6的另一端连接开关K1的常开端，开关K1的另一端分别连接可变电阻R5的一端、电阻R7的一端和电阻R8的一端，可变电阻R5的另一端连接5V电源的负极；电阻R7的另一端穿过电阻R9连接电阻R11的一端，电阻R11的另一端连接5V电源的负极，电阻R8的另一端穿过电阻R10连接电阻R12的一端，电阻R12的另一端连接5V电源的负极；电阻R9的滑动端连接SIG－，电阻R10的滑动端连接SIG+’；可变电阻R5=R4*R1/R2，以实现放大系数变化时补偿电路1的补偿电位相应匹配；

电阻R13的滑动端连接1.5~7.5V电源的正极，电阻R13的一端连接电阻R15的一端，电阻R13的另一端连接开关K2的常闭端，电阻R15的另一端连接开关K2的常开端，开关K2的另一端分别连接可变电阻R14的一端、电阻R16的一端和电阻R17的一端，可变电阻R14的另一端连接1.5~7.5V电源的负极；电阻R16的另一端穿过电阻R18连接电阻R20的一端，电阻R20的另一端连接1.5~7.5V电源的负极，电阻R17的另一端穿过电阻R19连接电阻R21的一端，电阻R21的另一端连接1.5~7.5V电源的负极；电阻R18的滑动端连接SIG－，电阻R19的滑动端连接SIG+’；可变电阻R14=2R3，以实现更换不同重量的探管后，调整门限并清零；

电阻R2、R4、R9、R10、R13、R18、R19为可变电阻。

进一步地，显示仪表上还设置有报警门限面板，报警门限面板包括：报警门限刻度面板和位于报警门限刻度面板中心的报警门限旋钮，门限系数K调整上升刻度面板和上升调节旋钮，门限系数K调整下降刻度面板和下降调节旋钮；报警门限旋钮的可调范围为0~220。

进一步地，RC电路接收显示仪表传来的0~20mA深度信号，可调电阻R23、R24、R25分别与电阻R26、R27、R28、R29、R30、R31串联，三串三并组成桥式电路；在每个靠近V-端的三个电阻 R29、R30、R31两端并联电容；当输入电压变化引起桥式网络电流变化时，桥式RC网络输出端有输出电位，以此经IC电位比较器放大后，输出较大电压变化，经放大器Q1、Q2放大后，推动继电器动作，产生报警蜂鸣。

进一步地，可调电阻R23、R24、R25的一端分别连接显示仪表的模拟输出端V+，可调电阻R23的另一端通过电阻R26连接并联的电阻R29和电容C1的一端，并联的电阻R29和电容C1的另一端连接显示仪表的模拟输出端V-；可调电阻R24的另一端通过电阻R27连接并联的电阻R30和电容C2的一端，并联的电阻R30和电容C2的另一端连接显示仪表的模拟输出端V-；可调电阻R25的另一端通过电阻R28连接并联的电阻R31和电容C3的一端，并联的电阻R31和电容C3的另一端连接显示仪表的模拟输出端V-；

电阻R29和电容C1的一端还依次连接串联电阻R32、R33、R34，并联的电阻R31和电容C3的一端还依次串联电阻R35、R36、R37；

电阻R34还分别连接电阻R46的滑动端、电容C4的一端、电阻R52的一端和电位比较器IC1A的输入负端口，电阻R46的一端经依次串联的电阻R43、R40、R38连接在电位比较器IC1A的正极接口，电阻R46的另一端经电阻R49连接在电位比较器IC1B的负极接口；

并联的电阻R30和电容C2的一端还分别连接电阻R44的一端、电容C4的另一端、电阻R52的另一端、电位比较器IC1A的输入正端口、电阻R53的一端、电位比较器IC1B的输入正端口、电容C5的一端和电阻R47的一端；电阻R44的另一端经电阻R41、电阻R39连接在电位比较器IC1A上；电阻R47的另一端经电阻R50连接在电位比较器IC1B的负极接口；

电阻R37还分别连接电阻R48的滑动端、电容C5的另一端、电阻R53的另一端和电位比较器IC1B的输入负端口，电阻R48的一端经依次串联的电阻R45、R42、R39连接在电位比较器IC1A正极接口，电阻R48的另一端经电阻R51连接在电位比较器IC1B负极接口；

可变电阻R46、R48联动放大电路中的电阻R19；

电位比较器IC1A的输出接口分别连接电阻R54的一端、电阻R55的一端，电阻R54的另一端连接在电阻R39上，电阻R55的另一端连接放大器Q1的第一接口，放大器Q1的第二接口连接并联的电阻R54的另一端、电阻R56的一端、放大器Q2的第二接口、开关JK1的输入端和+12V电源；

电位比较器IC1B的输出接口分别连接电阻R56的另一端、电阻R57的一端，电阻R57的另一端连接放大器Q2第一接口；

放大器Q1的第三接口经并联的电容C6、二极管D1、继电器J1连接并联的电容C7、二极管D2、继电器J2的一端，并联的电容C7、二极管D2、继电器J2的另一端连接放大器Q2的第三接口，并联的电容C7、二极管D2、继电器J2的一端还连接电阻R51；继电器J1联动控制开关JK1，继电器J2联动控制开关JK2，控制开关JK1的输出常闭端连接控制开关JK2的输入端，控制开关JK2的输出常闭端连接二极管DG的一端，二极管DG的另一端经电阻R59连接蜂鸣器HZ的一端，蜂鸣器HZ的一端还分别连接电阻R58的一端、电阻R60的一端和输出

，蜂鸣器HZ的另一端分别连接二极管D3的一端、二极管D4的一端，二极管D3的另一端分别连接二极管DY的一端和控制开关JK1的输出常开端，二极管DY的另一端连接电阻R58的另一端，二极管D4的另一端分别连接二极管DR的一端和输出K′+，二极管DR的另一端连接电阻R60的另一端。

进一步地，电阻R34、R37用来调整上升、下降时的报警门限比例，调整范围下降为0.3~0.7，上升为3~7；

R26=R29，R27=R30、R28=R31， R26/R29=1；当该比例>1时，可用有效输入分压电位低；当该比例<1时，由于电容网络中不同电容端部串联电阻变小，使输出电位变小；

电容C1、C2比值为0.47，电容C2、C3比值为0.47；

RC电路输出的电位变化分为2段表达：

前端为拉力线性减小段：

后端为拉力线性减小结束，RC电路指数变化阶段：

电容网络的输出经电阻R32、R33、R34、R35、R36、R37耦合到电压比较器；

电阻R46、R47为多联电位器，且与放大补偿电路的R19联动，其阻值精度为10%，当R46、R47选型不同时，通过调整电阻R33、R36使门限值精确匹配到已固定好的控制面板刻度上。

进一步地，报警门限量程U差还可以表述为：

电阻R33、R36调整的拟合公式：

电阻R40、R41、R42调整门限归零；

电阻R38、 R39门限归零微调功能，其电阻调整的拟合公式：

电阻R23、R24、R25用于调整RC电路平衡，使显示仪表模拟输出在不同范围时输出为0；

传感器量程计算公式如下：

。

本发明还提供一种测井电缆张力测量报警仪的使用方法，包括以下步骤：

（1）连接传感器、电源，开机；

首次使用时，将放大输出端短路，按照显示仪表说明，进行输入清零；

调整下降门限电阻R34，即面板上的下降微调旋钮，选择适当的比例；

调整上升门限电阻R37，即面板上的上升微调旋钮，选择适当的比例；

（2）根据井孔参数，调节可变电阻R2外部旋钮；

（3）开关K₁置于下降位置；

井口悬挂探管进行称重，然后调节可变电阻R46外部旋钮，使之与称重当量值相同或稍低；

（4）调节可变电阻R10外部旋钮，使显示清零；

（5）下降测量中，在测井中可使用调节可变电阻R10外部旋钮微调，也可使用可变电阻R2外部旋钮改变放大系数；在下降遇阻时，突然减少的拉力如超过设置值，则会产生蜂鸣提示；

（6）下降到达孔底后，将开关K₁置于上升位置，向上测量；如上升遇卡时，突然增大的拉力如超过设置值，则会向外部输出信号，以切断测井绞车电路，并产生蜂鸣提示。

本发明相对按键调整或屏幕光标滑动方式，使用三个独立机械旋钮，分别控制井孔参数、报警门限、微调的功能，简洁易用，调节便利，控制准确，面板刻度基本均匀、布局合理，清晰易辨，方便操作；设计电路工作流程完善。元件数量减少、对元件的精度要求宽泛，可降低成本；整机功能可靠，抗干扰能力强，适应环境温度范围广。体积重量较小，功耗较低；具有较大的推广应用价值。

附图说明

图1是本发明测井电缆张力测量报警仪的流程结构图；

图2是电缆与探管在孔内受力示意图；

图3是不同参数下放大系数变化曲线图；

图4是分压、补偿电路图；

图5是旋钮控制的电路原理图；

图6是电阻R2控制的旋钮刻度面板示意图；

图7 对称镜像放大系数曲线图；

图8为不同倾角、摩擦系数时放大系数误差等值线图；

图9为RC电路和测控电路图；

图10为典型条件下输出电位变化曲线图；

图11为不同电容比例下输出电位和报警时间变化曲线图；

图12为缓降时间为6s的电位输出及报警时段曲线图；

图13为不同缓降时间报警时长曲线图；

图14为不同R46、R34情况下，R38取值变化等值线图；

图15为不同R46选型情况下，调整R34时的门限范围变化图；

图16为报警门限面板图；

图17为传感器选型图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种测井电缆张力测量报警仪，包括显示仪表和拉力传感器。

参见图1，拉力传感器安装于测井滑轮上，显示仪表电连接拉力传感器，显示仪表用于给拉力传感器恒压供电。

拉力传感器经分压、补偿电路电连接显示仪表，分压、补偿电路包括分压电路、补偿电路1和补充电路2，拉力传感器电连接分压电路，分压电路电连接显示仪表，分压电路还分别电连接补偿电路1和补偿电路2，显示仪表还电连接有RC电路，RC电路电连接测控电路，测控电路连接外部执行机构。

工作时，显示仪表给拉力传感器恒压供电，拉力传感器的输出拉力信号经分压电路后，回到显示仪表，予以显示相当于电缆长度的当量拉力值，补偿电路1与补偿电路2对拉力信号进行补偿调整；显示仪表将接收的拉力新号输出到RC电路中，在较短时间内如果有拉力变动，产生张力突变信号，经测控电路对其与手动调节的门限信号进行对比叠加，经放大后从而驱动报警器产生动作：在下降遇阻时，蜂鸣报警；在上升遇卡时，及时向外部输出截至信号并蜂鸣报警。

除显示仪表组件外，测井电缆张力报警仪的补偿电路1、补偿电路2、分压电路、RC电路、测控电路和外部执行机构均为模拟直流电路。

如图6所示，所述显示仪表上设置有张力调节旋钮面板，张力调节旋钮面板包括旋钮刻度面板和位于旋钮刻度面板中心的张力调节旋钮，张力调节旋钮的可调范围为0~220°。

如图16所示，所述显示仪表上还设置有报警门限面板，报警门限面板包括：报警门限刻度面板和位于报警门限刻度面板中心的报警门限旋钮，门限系数K调整上升刻度面板和上升调节旋钮，门限系数K调整下降刻度面板和下降调节旋钮。报警门限旋钮的可调范围为0~220。

如图6所示，所述旋钮刻度面板包括以张力调节旋钮中心为圆心等间距分布的多根圆弧刻度线，优选设置5条圆弧刻度线，圆弧刻度线用于表示摩擦系数，分别为0.5、0.6、0.7、0.8、0.9。

所述旋钮刻度面板还包括由张力调节旋钮中心向外辐射的弯曲程度不同的色带，色带用于表示钻孔倾斜角，倾斜角的倾斜角度包括0°、5°、10°、15°、20°、25°、30°、35°，各条色带的宽度不同，色带宽度用于表示泥浆比重，泥浆比重范围为1~1.1。

所述旋钮刻度面板上还设置有多个放大系数标识刻度线，放大系数标识优选采用三角形标识。多个放大系数标识不等角度排布在最外侧的圆弧刻度线上，在逆时针方向上，相邻两个放大系数标识之间的夹角逐渐减小；优选的，放大系数标识设置有5个，分别为1.25、1.50、1.75、2.0。

所述放大系数计算公式如下：

如图2所示，将探管与电缆合并计算，取其G与F_浮合并称为G'，则：

又：

可得：

在直孔

，清水

，下降速度

时，

可得：

以

为基准，可得任一

时的F拉力的比较系数：

在仪表显示设置中，将

设为基准点1，在其他参数条件下，其下降时的放大系数应为其倒数：

f_下’=F'_下/F

同理，上升时的放大系数为：f_上’=F’_上/F。

其中：

F：电缆拉力；

G：探管与电缆的重力；

N：钻井孔壁支持力；

F_浮：探管与电缆受到的浮力；

Fμ：探管与电缆所受摩擦力，下放时与F同向，上升时与F反向；

：钻孔倾角；

ρ_电：电缆比重；

ρ_泥：泥浆比重；

μ：电缆与钻井孔壁摩擦系数；

v：下放或上升速度；

k _v1：速度影响指数系数；

k _v2：速度影响系数；

f_下’：下降时的放大系数；

f_上’：上升时的放大系数。

据常用的参数，设α为0-35°，ρ_泥为0.96-1.17，μ为0.4-1.1，v为0-21m/min，k _v1取0.7，k _v2取0.0001左右。将α、ρ_泥、μ、v的参数在常见范围变动时的放大系数f的变化显示如图3所示。

拉力的显示深度当量比，便于比对即近似每米显示1单位。

由图3可得出，在其他参数相对固定，而考察任一参数在一定范围变动时放大系数f的变化。靠近中间的位置点为α=15°，ρ_泥=1.05，μ=0.7，v=10m/min时的放大系数为同一点，4线在此点重合，其中，倾角α影响最大，随倾角α增大影响幅度递增，其次为摩擦系数μ、下放速度v与泥浆比重ρ_泥。除α外，其他三项的变化影响近似线性。

现场使用时，调整张力调节旋钮指针，使之对齐角度色带与摩擦系数刻线的交点即可，当泥浆比重较小时，偏向于色带靠左一侧，反之向右。当角度处于非整5°刻度线位置时，可估计相应位置，然后予以调整。不同的下降速度也对显示值带来一定影响，但影响较小，可利用张力调节旋钮微动调整。实际测试时与理论公式不同，受各种其他因素影响，张力调节旋钮指针对齐后，显示数值仍然存在一定误差。但并不影响显示值的动态变化，即当深度增加时其显示数值也随深度增加。

所述分压电路包括分压输入输出，如图4所示，所述分压输入输出包括电阻R2、R3、R22和开关K3；补偿电路1包括电阻R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12和开关K1；补偿电路2包括电阻R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21和开关K2。

具体的，如图5所示，电阻R1的两端分别连接SIG+和SIG－，电阻R1位于SIG+的一端还连接电阻R2的滑动端，电阻R2的一端连接电阻R22的一端，电阻R2的另一端连接开关K3的常闭端，电阻R22的另一端连接开关K3的常开端；开关K3的另一端连接可变电阻R3的一端，可变电阻R3的两端分别连接SIG+’和SIG－。旋转张力调节旋钮，进而调整电阻R2的阻值，实现对摩擦系数的调整。

电阻R4的滑动端连接5V电源的正极，电阻R4的一端连接电阻R6的一端，电阻R4的另一端连接开关K1的常闭端，电阻R6的另一端连接开关K1的常开端，开关K1的另一端分别连接可变电阻R5的一端、电阻R7的一端和电阻R8的一端，可变电阻R5的另一端连接5V电源的负极；电阻R7的另一端穿过电阻R9连接电阻R11的一端，电阻R11的另一端连接5V电源的负极，电阻R8的另一端穿过电阻R10连接电阻R12的一端，电阻R12的另一端连接5V电源的负极；电阻R9的滑动端连接SIG－，电阻R10的滑动端连接SIG+’。可变电阻R5=R4*R1/R2，以实现放大系数变化时补偿电路1的补偿电位相应匹配。

电阻R13的滑动端连接1.5~7.5V电源的正极，电阻R13的一端连接电阻R15的一端，电阻R13的另一端连接开关K2的常闭端，电阻R15的另一端连接开关K2的常开端，开关K2的另一端分别连接可变电阻R14的一端、电阻R16的一端和电阻R17的一端，可变电阻R14的另一端连接1.5~7.5V电源的负极；电阻R16的另一端穿过电阻R18连接电阻R20的一端，电阻R20的另一端连接1.5~7.5V电源的负极，电阻R17的另一端穿过电阻R19连接电阻R21的一端，电阻R21的另一端连接1.5~7.5V电源的负极；电阻R18的滑动端连接SIG－，电阻R19的滑动端连接SIG+’。可变电阻R4=2R3，以实现更换不同重量的探管后在调整门限旋钮控制的可变电阻R19后，一方面由于R46、R47的变化改变了相应的报警门限，另一方面也将探管在井口处显示回零。

电阻R2、R4、R9、R10、R13、R18、R19为可变电阻。

张力调节旋钮可用范围约220°，可变电阻R2的物理截止点为280°，两侧各空出30°区域，以避开可变电阻两端的非线性段。

如图9所示，RC电路接收显示仪表传来的0~20mA深度信号（该信号量值正比于测试显示深度）。可调电阻R23、R24、R25分别与电阻R26、R27、R28、R29、R30、R31串联，可调电阻R23、R24、R25取值20Ω，电阻R26、R27、R28、R29、R30、R31各取值750Ω，三串三并组成桥式电路，总体输入电阻接近500Ω，符合显示仪表输出电阻要求。在每个靠近V-端的三个电阻R29、R30、R31两端并联电容，其容值不等。当输入电压变化引起桥式网络电流变化时，桥式RC网络输出端在短时间会有输出电位，以此经IC电位比较器放大后，输出较大电压变化，经Q1、Q2放大后，推动继电器动作，产生报警蜂鸣。

具体的，可调电阻R23、R24、R25的一端分别连接显示仪表的模拟输出端V+，可调电阻R23的另一端通过电阻R26连接并联的电阻R29和电容C1的一端，并联的电阻R29和电容C1的另一端连接显示仪表的模拟输出端V-；可调电阻R24的另一端通过电阻R27连接并联的电阻R30和电容C2的一端，并联的电阻R30和电容C2的另一端连接显示仪表的模拟输出端V-；可调电阻R25的另一端通过电阻R28连接并联的电阻R31和电容C3的一端，并联的电阻R31和电容C3的另一端连接显示仪表的模拟输出端V-。

电阻R29和电容C1的一端还依次连接串联电阻R32、R33、R34，并联的电阻R31和电容C3的一端还依次串联电阻R35、R36、R37。

电阻R34还分别连接电阻R46的滑动端、电容C4的一端、电阻R52的一端和电位比较器IC1A的输入负端口，电阻R46的一端经依次串联的电阻R43、R40、R38连接在电位比较器IC1A的正极接口，电阻R46的另一端经电阻R49连接在电位比较器IC1B的负极接口；

并联的电阻R30和电容C2的一端还分别连接电阻R44的一端、电容C4的另一端、电阻R52的另一端、电位比较器IC1A的输入正端口、电阻R53的一端、电位比较器IC1B的输入正端口、电容C5的一端和电阻R47的一端；电阻R44的另一端经电阻R41、电阻R39连接在电位比较器IC1A上；电阻R47的另一端经电阻R50连接在电位比较器IC1B的负极接口；

电阻R37还分别连接电阻R48的滑动端、电容C5的另一端、电阻R53的另一端和电位比较器IC1B的输入负端口，电阻R48的一端经依次串联的电阻R45、R42、R39连接在电位比较器IC1A正极接口，电阻R48的另一端经电阻R51连接在电位比较器IC1B负极接口。

可变电阻R46、R48联动放大电路中的电阻R19。

电位比较器IC1A的输出接口分别连接电阻R54的一端、电阻R55的一端，电阻R54的另一端连接在电阻R39上，电阻R55的另一端连接放大器Q1的第一接口，放大器Q1的第二接口连接并联的电阻R54的另一端、电阻R56的一端、放大器Q2的第二接口、开关JK1的输入端和+12V电源；

电位比较器IC1B的输出接口分别连接电阻R56的另一端、电阻R57的一端，电阻R57的另一端连接放大器Q2第一接口。

放大器Q1的第三接口经并联的电容C6、二极管D1、继电器J1连接并联的电容C7、二极管D2、继电器J2的一端，并联的电容C7、二极管D2、继电器J2的另一端连接放大器Q2的第三接口，并联的电容C7、二极管D2、继电器J2的一端还连接电阻R51；继电器J1联动控制开关JK1，继电器J2联动控制开关JK2，控制开关JK1的输出常闭端连接控制开关JK2的输入端，控制开关JK2的输出常闭端连接二极管DG的一端，二极管DG的另一端经电阻R59连接蜂鸣器HZ的一端，蜂鸣器HZ的一端还分别连接电阻R58的一端、电阻R60的一端和输出

，蜂鸣器HZ的另一端分别连接二极管D3的一端、二极管D4的一端，二极管D3的另一端分别连接二极管DY的一端和控制开关JK1的输出常开端，二极管DY的另一端连接电阻R58的另一端，二极管D4的另一端分别连接二极管DR的一端和输出K′+，二极管DR的另一端连接电阻R60的另一端。

R34、R37则用来调整上升、下降时的报警门限比例，调整范围下降为0.3~0.7，上升为3~7。

R26=R29，R27=R30、R28=R31， R26/R29=1；当该比例>1时，可用有效输入分压电位低；当该比例<1时，由于电容网络中不同电容端部串联电阻变小，使输出电位变小；

电容C1、C2比值为0.47，电容C2、C3比值为0.47；

RC电路输出的电位变化分为2段表达：

前端为拉力线性减小段：

后端为拉力线性减小结束，RC电路指数变化阶段：

电容网络的输出经电阻R32、R33、R34、R35、R36、R37耦合到电压比较器；

电阻R46、R47为多联电位器，且与放大补偿电路的R19联动，其阻值精度为10%，当R46、R47选型不同时，通过调整电阻R33、R36使门限值精确匹配到已固定好的控制面板刻度上；

报警门限量程U差还可以表述为：

式中：

U_e ：电源电压；

K_RC：RC电路电阻输出系数；

Ed₁₈：显示仪表模拟输出参数：变送量程；

Ed₂₅：显示仪表模拟输出参数：变送满度；

Ed₂₆：显示仪表模拟输出参数：变送负偏；

电阻R33、R36调整的拟合公式：

电阻R40、R41、R42调整门限归零；

电阻R38、 R39门限归零微调功能，其电阻调整的拟合公式：

电阻R23、R24、R25用来调整RC电路平衡，使显示仪表模拟输出在不同范围时输出为0；

开关JK1与JK2的连接，使得在拉力减少时，产生遇阻报警的同时，切断遇卡报警的电路，防止误动作；

传感器量程计算公式如下：

。

电器原理：电阻R2在旋钮控制下，其动触点由上至下时（图中示意，实际为旋转），显示仪表获得的分压电位与力学计算中倾角由小变大的影响基本一致。采样可变电阻R3调整为600Ω，显示仪表端输入电阻约60kΩ，传感电桥输出电阻约350Ω，故电阻R2为1KΩ时，对显示精度影响较小，显示仪表端获得的电位相当于直联时的27%-60%左右，可满足放大系数范围要求。一般使用较小的阻值以减少静电干扰。

由于显示仪表端输入电阻较大，为简便计算，暂视为无穷大。图5 输出端得到的分压可表述为：

U_总：输入电位；

U_分：输出电位；

△：电阻R2的电阻调整范围。

当提升测井时，据受力分析，拉力公式为：

由上述公式可得出，当钻孔垂直时，无论摩擦系数是否有差别，上升与下降时拉力基本无变化；当倾角变大时，上升拉力增大，且随摩擦系数越大，拉力也相应增大。由此上升时的电缆放大系数应小于1。如图7所示，图7右侧上段为下降时拉力随角度变化时应有的放大系数，下段为上升时拉力随角度变化时应有的放大系数，将上升时放大系数曲线以最左侧点所在直线作对称镜像，可看出下降曲线与上升镜像曲线趋势基本吻合。

采用图5电路中电阻R22与开关K3实现上升放大系数调整功能。R22取值约0.9~1.1KΩ，下降时，开关K3处于图7中左侧，电阻R2与R3连接，电阻R2的动触点位于最上端，此时为倾角0°下降状态。上升时，开关K3处于图7中右侧，电阻R22与R3连接，且通过电阻R2连接到输入端，当电阻R2的动触点位于最上端时，此时为倾角0°上升状态。

在下降时调整好倾角、摩擦系数等参数对应的刻度位置后，上升测井时，只需将转换开关至于上升一侧，即可近似实现上升时需要的力学放大系数，不必再对控制R2的旋钮做转动动作（即仍固定在原指向的倾角、摩擦系数位置）。由图8可得出：不同倾角、摩擦系数对上升时放大系数的影响，横坐标为角度，纵坐标为摩擦系数，等值线部分为电路放大系数与力学特征数值之间的差别。分压电阻R22取值910Ω，在倾角为5~10°时误差较小，在30°时较大，当倾角、摩擦系数参数位于常见范围（倾角0~25°，摩擦系数0.5~0.9）时最大误差约10%，反应出分压电阻R22取值基本可行。另外根据上升与下降时速度等因素的影响，也可对R22的阻值作微小调整，以减小上升时的显示误差。

根据图2的力分析，拉力影响因素包括电缆重、探管重、滑轮重等，在下放测井时，电缆逐渐增加过程，显示控制器显示值应与下井深度基本对应。所以，在测井过程中应将探管与滑轮重量引起的拉力值消除。所以需要辅助调整电路。其作用有两方面，一、在旋钮固定时，可调节辅助补偿电路，使测井探管处于井口时拉力值清零，且在旋钮改变放大系数时显示值依旧归零。二，测井过程中，使用辅助补偿对显示数值进行微调。辅助补偿电路1如图4中R4~R12部分：

使用另外的隔离电源对R4、R5施加电压，调整R4，使R5得到分压在一定范围内变化，其分压值加到由R7、R8、R9、R10、R11、R12组成的桥式网络中，在可变电阻R9、R10的动触点端引出微小电位连接到仪表显示输入端，即R3的两侧。R9位于电路板之中，R10则安装于面板。其中R4、R2为物理联动电位器，其可调阻值变化基本同步，由于R7~R12电桥阻值在50kΩ以上，对主放大电路R3之上的电位影响较小。

由上述可得电位放大公式：

此时电桥已调节到一定程度，可提供的补偿电位为

，则

则叠加到R3之上的补偿电位：

：电桥补偿电位；

：叠加到R3之上的补偿电位；

：电桥电位；

：电桥电位系数；

上式左侧为在R2的△变化时，R3两端的电阻变化，中间部分为R4的△变化时

分压的变化。R2、R4联动，其△值可视为同一个数值。

可变电阻R5的选择，使当R2、R4联动情况下，当放大系数变化时，其补偿叠加电位也相应变化，证明如下：

只有在

时，

则R4、R5影响消除，补偿自动平衡。

在测井过程中，更换不同重量探管后，在井口位置处，拉力显示值就随探管更换会跳离零点，此时需专门针对探管更换的拉力显示调节功能。另外，如配置此种调节功能后，可从显示仪表中观察到井口换探管后显示非零，从而提醒测井操作人员及时根据探管的更换来调整报警门限，在使用同样报警门限比例情况下，以适应不同重量探管的需求。所以需要另一种补偿电路2。

补偿2电路部分包括R13~R21部分，与补偿电路1部分相似，由分压网络R13、R14、R15提供分压电位，R16~R21组成的电桥给仪表接收端分配叠加补偿电位，与补偿电路1不同之处为初始电压可调，非固定5V，以适应不同测试工况下的补偿要求。电阻R19与报警测控电路中的R46 、R48共同联动。

由于补偿电路2是对探管总量的变化进行调节，所以要求补偿值在主放大系数调整变化时要相对固定。当放大电路旋钮转动时，R13 与R2、R4共同联动，补偿值应表现为基本不变。经过测试各种不同的 R14的阻值范围，当R14≈2R13时，补偿2电路可基本满足要求。以220为门限基准补偿最大值时， 报警门限调节可变电阻R46、R48联动的R14电阻处于最大位置，可见补偿数值在10%-20%变化，基本可满足要求，在普通门限设置100左右时，显示仪表变化约10以内。

当输入的电位突变时，由于阻容网络中RC值不同，所以其放电时间不等，短时间内形成电位差，以此电位差作为门限报警的推动源，任一RC端输出电位：

U_s：输出电位；

U_t：初始电位；

R：电阻；

C：电容；

t：时间。

本实施例中取R26=R29，R27=R30、R28=R31， R26/R29=1。当该比例>1时，可用有效输入分压电位低；当该比例<1时，由于电容网络中不同电容端部串联电阻变小，导致输出电位变小。

在本实施例，如图10所示的参数下，图10中展示了典型条件下的输出电位变化，输入突变1V时，门限报警输出压差最大时为0.27V，取0.14V作为报警基准线，可见报警时段在0.2~7.0s之间。

电容C1、C2、C3分别为6900μF、3200μF、1470μF，C1、C2比值约0.46，C2、C3比值为0.46，当比值不变，容值变大时报警时间延长，如C1容值不变，当C2变化时，其输出的报警时间和最大电位均有变化。图11中横坐标为C2/C1，报警时间门限/最大值=1/2，纵坐标为时间，可看出，当电容比例较小时，输出电位相对较大，报警时间较短，当电容比例较大时，输出电位降低，报警时间延长。比例小时，易发生误报，比例过大则可用电位太低，故取电容比例为0.4-0.6左右。

在测井过程中，探管下放时突遇卡滞时，电位就会产生突变，一般遇阻时，可能速度放慢，如探管缓慢进入粘稠泥浆时卡阻，此时电位会在一定时间内变化。另外，当探管下放入水时也会在一定时间范围内内拉力逐渐降低。

以探管入水为例，一般向下测量时，探管下放速度约为10-15m/min，探管长度一般1.5-2.5m。自探管接触水面至完全淹没需要6-15s，探管直径一般上下相同，在探管匀速下降过程中，其浮力为线性增加，其拉力线性递减，在一定时间内，加到RC电路上的电位信号逐渐线性减少，设其减少速度v（单位V/s），则RC电路输出的电位变化与典型拉力突变不同，可分为2段表达：

前端为拉力线性减小段

后端为拉力线性减小结束，RC电路指数变化阶段

U_s1：前段输出电位；

U_s2：后段输出电位；

U_b：电位变化范围；

v：电位变化速度V/s

探管缓慢进入粘稠泥浆时卡阻时，其拉力变化接近线性递减，与探管入水不同之处为减少的总重不同，探管完全卡阻为减重探管重量（如在水中则除去浮力），探管入水时则减重为探管重量的1/3（探管密度约为3），由二者引起的RC电路输出的电位变化形态相同，幅值不同。在门限取1/2的一般情形下井速度下不会产生入水报警，如门限取1/3~1/4，则会产生入水报警。

图12中，显示了探管缓慢进入粘稠泥浆时卡阻时，缓降时间为6s的电位输出及报警时段情况，其中输入RC电路的电位逐渐变化的幅度为1V，报警限值仍取0.14V，可看出报警时长有所滞后，但总时长稍微变小，最大值稍有降低。

图13中，显示了不同缓降时间的情况，当缓降时间从0~10s变化时，报警总时长基本不变，至13~14s时，电容网络不再输出报警电位。

对于门限电路调整，电阻R23、R24、R25的作用是将电桥输出调零，使输入电位不变时输出为零。该电容网络的输出经电阻R32、R33、R34、R35、R36、R37直接耦合到电压比较器的输入端。由R38~R51组成了分压网络，分别对上升与下降进行报警门限调整，当R46、R47变化时，其输出电位叠加到电压比较器的两端，可使输出电位变化，从而调整报警门限。R46、R47为多联电位器，且与放大补偿电路的R19联动，其阻值精度为10%，当R46、R47选型不同时，通过调整R33、R36使门限值精确匹配到已固定好的控制面板刻度上。R34、R37则用来调整上升、下降时的报警门限比例，调整范围下降为0.3~0.7，上升为3~7。具体计算公式如下：

根据基尔霍夫电流定律，建立节点电位方程：（矩阵解二元一次方程）

U_差也可表述为：

U_x：电桥左侧支点电位；

U_y：电桥右侧支点电位；

U_输入：电桥输入电位；

U_差：电桥左右支点电位差；

R_桥：电桥电阻；

R_源：RC电路电阻；

R_串：中间调整电路部分电阻；

U_门：门限电位

U_关断差：由于电压比较器通断切换点在放大段，此时输入端应有的预压电位；

U_容：指电容电桥端在最大称重失重时的输出最大电位；

C_k：最大门限调整值；

U_e：电源电压；

K_RC：RC电路电阻输出系数；

Ed₁₈：显示仪表模拟输出参数：变送量程；

Ed₂₅：显示仪表模拟输出参数：变送满度；

Ed₂₆：显示仪表模拟输出参数：变送负偏；

当选择使用的元件R46、R47为不同阻值时，以下降报警电路为例，据以上公式计算后，得出R33电阻调整的拟合公式，方便使用：

不同的R46值会使R38有所变化，另外由于U关断差存在，调整电阻R34改变报警门限比例时，会使门限零点移动，也应调整R38予以修正门限零点，经计算R46、R34对R38的影响，由数据拟合得出：

根据拟合数据绘制的图14可见，R46选型范围900~1100Ω，当R46阻值增大时R38增大，R34调整范围0~2000Ω，当R34阻值增大时R38增大。当选型R46固定后，当R34变化时，R38阻值由大变小，基本相关，并非完全线性。在R34调整门限比例时，不同的R46阻值选型情况下基本上都可在同样方向调整R38的阻值，使门限

旋钮回零，方便使用。R39受R37、R48影响。在本实施例中，R39=R38/10。R34、R37、R38、R39应使用单圈可调电位器。

以220为门限基准补偿最大值时，取其1/2为门限基准值，在R34取值可变范围由0到2KΩ，取R34调整为1.0KΩ，此时报警门限应为110。图15中显示了当R46偏满时，随R34变化，报警门限值的变化情况，一般最低60、最大160，当R46取值不同时，调整R34会产生的报警门限范围有所不同。

根据报警门限范围设置面板如图16所示，左侧为R46旋钮，与R48联动，控制下降与上升时的报警门限，其系数k由右侧的R34、R37电阻控制。当R46选型有区别时，据图标选择相应位置，如R46选择1.0KΩ时，使箭头对准色带中间位置。

本实施例中电缆入水中每米约重68.5g，当使用上下滑轮测井时，每米电缆产生137g自重，使用量程500kg的拉力传感器，量程约3500m。一般探管重量在3500-15000g，当探管处于泥浆中时，相当于约50-200米电缆产生的拉力。如采用其他电缆规格，或加深量程时应参考本图17所示使用其他较大量程的传感器。图中阴影是可用位置，选型时应尽量将最大量程点设在靠近所在曲线位置，并调整补偿电路2的输入电位。

传感器量程计算公式如下：

K1：传感器保险系数，一般取0.7左右

K2：传感器量程系数，一般为1.2~1.3

Q：传感器量程

m：电缆入水中后每米重量的二倍

本发明还提供一种采用上述装置的使用方法，包括以下步骤：

1、连接传感器、电源，开机；

首次使用时，将放大输出端短路，按照显示仪表说明，进行输入清零；

调整下降门限电阻R34，即面板上的下降微调旋钮，选择适当的比例，一般取0.5；

调整上升门限电阻R37，即面板上的上升微调旋钮，选择适当的比例，一般取5；

2、根据井孔参数，调节可变电阻R2外部旋钮；

3、开关K₁置于下降位置；

井口悬挂探管进行称重，然后调节可变电阻R46外部旋钮，使之与称重当量值相同或稍低；

4、调节可变电阻R10外部旋钮，使显示清零；

5、下降测量中，在测井中可使用调节可变电阻R10外部旋钮微调，也可使用可变电阻R2外部旋钮改变放大系数。在下降遇阻时，突然减少的拉力如超过设置值，则会产生蜂鸣提示；

6、下降到达孔底后，将开关K₁置于上升位置，向上测量。如上升遇卡时，突然增大的拉力如超过设置值，则会向外部输出信号，以切断测井绞车电路，并产生蜂鸣提示。如所测井孔倾角较小，则可忽视开关K₁位置，上升与下降位置均可正常使用，并不影响上升与下降时的报警输出。

本发明相对按键调整或屏幕光标滑动方式，使用三个独立机械旋钮，分别控制井孔参数、报警门限、微调的功能，简洁易用，调节便利，控制准确，面板刻度基本均匀、布局合理，清晰易辨，方便操作；设计电路工作流程完善。元件数量减少、对元件的精度要求宽泛，可降低成本；整机功能可靠，抗干扰能力强，适应环境温度范围广。体积重量较小，功耗较低；具有较大的推广应用价值。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.测井电缆张力测量报警仪，包括显示仪表和拉力传感器，其特征在于：拉力传感器安装于测井滑轮上，显示仪表电连接拉力传感器，拉力传感器经分压、补偿电路电连接显示仪表，显示仪表还电连接有RC电路，RC电路电连接测控电路，测控电路连接外部执行机构，显示仪表用于给拉力传感器恒压供电；

分压、补偿电路包括分压电路、补偿电路1和补充电路2，拉力传感器电连接分压电路，分压电路电连接显示仪表，分压电路还分别电连接补偿电路1和补偿电路2；

补偿电路1、补偿电路2、分压电路、RC电路、测控电路和外部执行机构均为模拟直流电路；

显示仪表上设置有张力调节旋钮面板，张力调节旋钮面板包括旋钮刻度面板和位于旋钮刻度面板中心的张力调节旋钮；

旋钮刻度面板包括以张力调节旋钮中心为圆心等间距分布的多根圆弧刻度线，圆弧刻度线用于表示摩擦系数；

旋钮刻度面板还包括由张力调节旋钮中心向外辐射的弯曲程度不同的色带，色带用于表示钻孔倾斜角，各条色带的宽度不同，色带宽度用于表示泥浆比重，泥浆比重范围为1~1.1；

旋钮刻度面板上还设置有多个放大系数标识刻度线，多个放大系数标识不等角度排布在最外侧的圆弧刻度线上，在逆时针方向上，相邻两个放大系数标识之间的夹角逐渐减小。

2.根据权利要求1所述的测井电缆张力测量报警仪，其特征在于：

放大系数计算公式如下：

将探管与电缆合并计算，取其G与F_浮合并称为G'，则：

又：

可得：

在直孔

，清水

，下降速度

时，

可得：

以

为基准，可得任一

时的F拉力的比较系数：

在仪表显示设置中，将

设为基准点1，在其他参数条件下，其下降时的放大系数应为其倒数：

f_下’=F'_下/F

同理，上升时的放大系数为f_上’=F’_上/F。

3.根据权利要求2所述的测井电缆张力测量报警仪，其特征在于：分压电路包括分压输入输出，分压输入输出包括电阻R2、R3、R22和开关K3；补偿电路1包括电阻R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12和开关K1；补偿电路2包括电阻R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21和开关K2，其中，电阻R3、R5、R14为可变电阻。

4.根据权利要求3所述的测井电缆张力测量报警仪，其特征在于：电阻R1的两端分别连接SIG+和SIG－，电阻R1位于SIG+的一端还连接电阻R2的滑动端，电阻R2的一端连接电阻R22的一端，电阻R2的另一端连接开关K3的常闭端，电阻R22的另一端连接开关K3的常开端；开关K3的另一端连接可变电阻R3的一端，可变电阻R3的两端分别连接SIG+’和SIG－。

5.根据权利要求4所述的测井电缆张力测量报警仪，其特征在于：电阻R4的滑动端连接5V电源的正极，电阻R4的一端连接电阻R6的一端，电阻R4的另一端连接开关K1的常闭端，电阻R6的另一端连接开关K1的常开端，开关K1的另一端分别连接可变电阻R5的一端、电阻R7的一端和电阻R8的一端，可变电阻R5的另一端连接5V电源的负极；电阻R7的另一端穿过电阻R9连接电阻R11的一端，电阻R11的另一端连接5V电源的负极，电阻R8的另一端穿过电阻R10连接电阻R12的一端，电阻R12的另一端连接5V电源的负极；电阻R9的滑动端连接SIG－，电阻R10的滑动端连接SIG+’；可变电阻R5=R4*R1/R2，以实现放大系数变化时补偿电路1的补偿电位相应匹配；

电阻R13的滑动端连接1.5~7.5V电源的正极，电阻R13的一端连接电阻R15的一端，电阻R13的另一端连接开关K2的常闭端，电阻R15的另一端连接开关K2的常开端，开关K2的另一端分别连接可变电阻R14的一端、电阻R16的一端和电阻R17的一端，可变电阻R14的另一端连接1.5~7.5V电源的负极；电阻R16的另一端穿过电阻R18连接电阻R20的一端，电阻R20的另一端连接1.5~7.5V电源的负极，电阻R17的另一端穿过电阻R19连接电阻R21的一端，电阻R21的另一端连接1.5~7.5V电源的负极；电阻R18的滑动端连接SIG－，电阻R19的滑动端连接SIG+’；可变电阻R14=2R3，以实现更换不同重量的探管后，调整门限并清零；

电阻R2、R4、R9、R10、R13、R18、R19为可变电阻。

6.根据权利要求2或3所述的测井电缆张力测量报警仪，其特征在于：显示仪表上还设置有报警门限面板，报警门限面板包括：报警门限刻度面板和位于报警门限刻度面板中心的报警门限旋钮，门限系数K调整上升刻度面板和上升调节旋钮，门限系数K调整下降刻度面板和下降调节旋钮；报警门限旋钮的可调范围为0~220。

7.根据权利要求6所述的测井电缆张力测量报警仪，其特征在于：RC电路接收显示仪表传来的0~20mA深度信号，可调电阻R23、R24、R25分别与电阻R26、R27、R28、R29、R30、R31串联，三串三并组成桥式电路；在每个靠近V-端的三个电阻 R29、R30、R31两端并联电容；当输入电压变化引起桥式网络电流变化时，桥式RC网络输出端有输出电位，以此经IC电位比较器放大后，输出较大电压变化，经放大器Q1、Q2放大后，推动继电器动作，产生报警蜂鸣。

8.根据权利要求7所述的测井电缆张力测量报警仪，其特征在于：可调电阻R23、R24、R25的一端分别连接显示仪表的模拟输出端V+，可调电阻R23的另一端通过电阻R26连接并联的电阻R29和电容C1的一端，并联的电阻R29和电容C1的另一端连接显示仪表的模拟输出端V-；可调电阻R24的另一端通过电阻R27连接并联的电阻R30和电容C2的一端，并联的电阻R30和电容C2的另一端连接显示仪表的模拟输出端V-；可调电阻R25的另一端通过电阻R28连接并联的电阻R31和电容C3的一端，并联的电阻R31和电容C3的另一端连接显示仪表的模拟输出端V-；

电阻R29和电容C1的一端还依次连接串联电阻R32、R33、R34，并联的电阻R31和电容C3的一端还依次串联电阻R35、R36、R37；

电阻R34还分别连接电阻R46的滑动端、电容C4的一端、电阻R52的一端和电位比较器IC1A的输入负端口，电阻R46的一端经依次串联的电阻R43、R40、R38连接在电位比较器IC1A的正极接口，电阻R46的另一端经电阻R49连接在电位比较器IC1B的负极接口；

并联的电阻R30和电容C2的一端还分别连接电阻R44的一端、电容C4的另一端、电阻R52的另一端、电位比较器IC1A的输入正端口、电阻R53的一端、电位比较器IC1B的输入正端口、电容C5的一端和电阻R47的一端；电阻R44的另一端经电阻R41、电阻R39连接在电位比较器IC1A上；电阻R47的另一端经电阻R50连接在电位比较器IC1B的负极接口；

电阻R37还分别连接电阻R48的滑动端、电容C5的另一端、电阻R53的另一端和电位比较器IC1B的输入负端口，电阻R48的一端经依次串联的电阻R45、R42、R39连接在电位比较器IC1A正极接口，电阻R48的另一端经电阻R51连接在电位比较器IC1B负极接口；

可变电阻R46、R48联动放大电路中的电阻R19；

电位比较器IC1A的输出接口分别连接电阻R54的一端、电阻R55的一端，电阻R54的另一端连接在电阻R39上，电阻R55的另一端连接放大器Q1的第一接口，放大器Q1的第二接口连接并联的电阻R54的另一端、电阻R56的一端、放大器Q2的第二接口、开关JK1的输入端和+12V电源；

电位比较器IC1B的输出接口分别连接电阻R56的另一端、电阻R57的一端，电阻R57的另一端连接放大器Q2第一接口；

放大器Q1的第三接口经并联的电容C6、二极管D1、继电器J1连接并联的电容C7、二极管D2、继电器J2的一端，并联的电容C7、二极管D2、继电器J2的另一端连接放大器Q2的第三接口，并联的电容C7、二极管D2、继电器J2的一端还连接电阻R51；继电器J1联动控制开关JK1，继电器J2联动控制开关JK2，控制开关JK1的输出常闭端连接控制开关JK2的输入端，控制开关JK2的输出常闭端连接二极管DG的一端，二极管DG的另一端经电阻R59连接蜂鸣器HZ的一端，蜂鸣器HZ的一端还分别连接电阻R58的一端、电阻R60的一端和输出

，蜂鸣器HZ的另一端分别连接二极管D3的一端、二极管D4的一端，二极管D3的另一端分别连接二极管DY的一端和控制开关JK1的输出常开端，二极管DY的另一端连接电阻R58的另一端，二极管D4的另一端分别连接二极管DR的一端和输出K′+，二极管DR的另一端连接电阻R60的另一端；

电阻R34、R37用来调整上升、下降时的报警门限比例，调整范围下降为0.3~0.7，上升为3~7；

R26=R29，R27=R30、R28=R31， R26/R29=1；当该比例>1时，可用有效输入分压电位低；当该比例<1时，由于电容网络中不同电容端部串联电阻变小，使输出电位变小；

电容C1、C2比值为0.47，电容C2、C3比值为0.47；

RC电路输出的电位变化分为2段表达：

前端为拉力线性减小段：

后端为拉力线性减小结束，RC电路指数变化阶段：

电容网络的输出经电阻R32、R33、R34、R35、R36、R37耦合到电压比较器；

电阻R46、R47为多联电位器，且与放大补偿电路的R19联动，其阻值精度为10%，当R46、R47选型不同时，通过调整电阻R33、R36使门限值精确匹配到已固定好的控制面板刻度上。

9.根据权利要求8所述的测井电缆张力测量报警仪，其特征在于：

报警门限量程U差还可以表述为：

电阻R33、R36调整的拟合公式：

电阻R40、R41、R42调整门限归零；

电阻R38、 R39门限归零微调功能，其电阻调整的拟合公式：

电阻R23、R24、R25用于调整RC电路平衡，使显示仪表模拟输出在不同范围时输出为0；

传感器量程计算公式如下：

。

10.一种测井电缆张力测量报警仪的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）连接传感器、电源，开机；

（2）根据井孔参数，调节可变电阻R2外部旋钮；

（3）开关K₁置于下降位置；

（4）调节可变电阻R10外部旋钮，使显示清零；

（5）下降测量中，在测井中可使用调节可变电阻R10外部旋钮微调，也可使用可变电阻R2外部旋钮改变放大系数；在下降遇阻时，突然减少的拉力如超过设置值，则会产生蜂鸣提示；

（6）下降到达孔底后，将开关K₁置于上升位置，向上测量；如上升遇卡时，突然增大的拉力如超过设置值，则会向外部输出信号，以切断测井绞车电路，并产生蜂鸣提示。

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