CN117990144A - 一种录井传感器测试系统及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于测试设备技术领域，提供了一种录井传感器测试系统及测试方法，其中系统包括数据采集仪、上位机、连接线、移动电源、被测传感器、标准传感器和激励源。本发明利用PLC和模拟量入出模块AI可采集高精度的数字量信号和模拟量信号，在激励源作用下的被测传感器和标准传感器所产生的电流信号呈现在上位机程序中，对比两者的差值进行测试操作，采用移动电源供电，结构紧凑，携带便利，提高了录井仪传感器测试的精度和效率。本发明采用高精度的PLC和多种先进的信号处理技术，提高了测试的精度，保证了数据的准确性。本发明适用于多种电压传感器，提高了系统的通用性，适应了不同传感器的需求。

Description

一种录井传感器测试系统及测试方法

技术领域

本发明属于测试设备技术领域，特别涉及一种录井传感器测试系统及测试方法。

背景技术

录井传感器在石油钻井工程中具有重要的作用，其准确的数据采集对于钻井工程安全生产等方面都有重要的意义。然而，现有的录井传感器测试系统在现场测试中存在一定的局限性，如测试精度不足、不适用于多种电压传感器、缺乏测试信息化、携带不便且自动化程度低等。

发明内容

为了解决背景技术中至少一个问题，本发明提出一种录井传感器测试系统及测试方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种录井传感器测试系统，包括数据采集仪、上位机、连接线、移动电源、被测传感器、标准传感器和激励源；

若干所述被测传感器和所述标准传感器安装在所述激励源上；

所述激励源用于使被测传感器和标准传感器产生激励信号；

所述数据采集仪分别与被测传感器和标准传感器通过连接线连接，用于采集被测传感器和标准传感器产生的激励信号；

所述移动电源用于给所述数据采集仪供电；

所述上位机与所述数据采集仪连接，用于分析数据采集仪采集到的激励信号，生成物理量数值。

优选地，所述数据采集仪包括：机箱以及安装在所述机箱内部的PLC、交换机、电源、转换器和模拟量输入模块AI；

所述PLC分别与交换机、电源、转换器和模拟量输入模块AI连接；

所述电源用于给数据采集仪供电；

所述PLC用于对采集到的信号进行存储和处理，并通过交换机与上位机通信；

所述交换机用于实现数据采集仪与上位机之间的数据传输；

所述转换器用于转换电源的电压，给机箱内的各器件施加工作电压；

所述模拟量输入模块AI用于设置需要采集的参数。

优选地，所述电源的电压为24V。

优选地，所述机箱表面还安装有若干模拟量输入航空插头、若干模拟量输入接线柱和若干数字量输入航空插头；

所述模拟量输入航空插头、模拟量输入接线柱用于连接需要采集模拟量的标准传感器或被测传感器；

所述数字量输入航空插头用于连接需要采集模拟量的标准传感器或被测传感器。

优选地，所述机箱表面还设置有电源开关总成和若干RJ45网络插座；

所述电源开关总成用于连接移动电源；

所述RJ45网络插座用于连接上位机。

优选地，所述上位机的显示界面设置有标准传感器信号输出区、被测传感器信号输出区、数字量信号输出区、数据采集键和标准数字量信号显示区；

所述标准传感器信号输出区用于显示标准传感器对应的模拟量信号；

所述被测传感器信号输出区用于显示被测传感器对应的模拟量信号及误差；

所述数字量信号输出区用于显示被测传感器对应的脉冲数字信号及误差；

所述数据采集键为显示信号的开始键；

所述标准数字量信号显示区用于显示标准数字量信号。

一种录井传感器测试系统的测试方法，用于上述的录井传感器测试系统，包括以下步骤：

通过上位机输入标准数字量信号；

通过激励源使被测传感器和标准传感器产生激励信号，所述激励信号包括标准传感器的模拟量信号以及被测传感器的数字量信号和模拟量信号；

通过数据采集仪采集激励信号；

通过上位机对数据采集仪采集的激励信号进行分析，生成测试报告。

优选地，通过激励源使被测传感器和标准传感器产生激励信号，包括以下步骤：

设置至少一个标准传感器，通过激励源产生对应的模拟量信号；

同时，设置n个被测传感器，通过激励源产生对应的模拟量信号，n＞1；

同时，设置m个被测传感器，通过激励源产生对应的数字量信号，m＞1。

优选地，通过数据采集仪采集激励信号，包括以下步骤：

通过数据采集仪中的模拟量输入模块AI设置需要采集的模拟量信号；

通过数据采集仪分别采集被测传感器和标准传感器的模拟量信号以及被测传感器的数字量信号；

通过数据采集仪的PLC储存并处理模拟量信号和数字量信号，然后传递至上位机。

优选地，通过上位机对数据采集仪采集的激励信号进行分析，生成测试报告；

通过上位机将标准传感器的模拟量信号和输入到上位机的标准数字量信号分别转化为物理量数值显示；

通过上位机将被测传感器的模拟量信号转化为物理量数值进行显示，并显示与标准传感器的物理量数值之间的误差；

通过上位机将被测传感器的数字量信号转为物理量数值进行显示，并显示与输入到上位机的标准数字量信号的物理量数值之间的误差。

本发明的有益效果：

1.本发明利用PLC和模拟量入模块AI可采集高精度的数字量信号和模拟量信号，在激励源作用下的被测传感器和标准传感器所产生的电流信号呈现在上位机程序中，对比两者的差值进行测试操作，采用移动电源供电，结构紧凑，携带便利，提高了录井仪传感器测试的精度和效率。

2.采用高精度的PLC和多种先进的信号处理技术，提高了测试的精度，保证了数据的准确性。

3.适用于多种电压传感器，提高了系统的通用性，适应了不同传感器的需求。

4.通过上位机系统实现测试信息化，便于数据的记录和管理，提高了工作效率。

5.整体设计紧凑，携带方便，适合于现场测试，提高了工作的灵活性。

6.系统自动化程度高，降低了人工操作的需求，提高了测试的自动化程度。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明的一种录井传感器测试系统的结构示意图；

图2示出了本发明的录井传感器数据采集仪结构示意图；

图3示出了本发明的上位机界面的示意图；

图4示出了本发明的录井传感器测试流程图。

附图标记：

1、数据采集仪；101、机箱；102、PLC；103、交换机；104、电源；105、转换器；106、模拟量输入模块AI；107、模拟量输入航空插头；108、模拟量输入接线柱；109、数字量输入航空插头；1010、电源开关总成；1011、RJ45网络插座；2、上位机；201、标准传感器信号输出区；202、被测传感器信号输出区；203、数字量信号输出区；204、数据采集键；205、标准数字量信号显示区；3、连接线；4、移动电源；5、标准传感器；6、被测传感器；7、激励源。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。

一种录井传感器测试系统，如图1所示，包括数据采集仪1、上位机2、连接线3、移动电源4、被测传感器6、标准传感器5和激励源7；被测传感器6和标准传感器5安装在激励源7上；激励源7用于使被测传感器6和标准传感器5产生激励信号；数据采集仪1分别与被测传感器6和标准传感器5通过连接线3连接，用于采集被测传感器6和标准传感器5产生的激励信号；移动电源4用于给数据采集仪1供电；上位机2与数据采集仪1连接，用于分析数据采集仪1采集到的激励信号，生成物理量数值。

需要说明的是，在图1的系统中，数据采集仪1具有多个不同类型端口，可以根据需要连接传感器或其他器件。其中，标准传感器5一般为一个，被测传感器6可以设置多个，上位机2通过对比标准传感器5和被测传感器6的数据就可以生成分析报告。

如图2所示，数据采集仪1包括：机箱101以及安装在机箱101内部底板轨道上的PLC102、交换机103、电源104、转换器105和模拟量输入模块AI106，具体地，PLC102分别与交换机103、电源104、转换器105和模拟量输入模块AI106连接；其中电源104用于给数据采集仪1供电；PLC102用于对采集到的信号进行存储和处理，并通过交换机103与上位机2通信；交换机103用于实现数据采集仪1与上位机2之间的数据传输；转换器105用于转换电源104的电压，给机箱101内的各器件施加工作电压；模拟量输入模块AI106用于设置需要采集的参数。

需要说明的是，电源104的电压可以设置为24V。PLC102为数据采集仪1的处理器，采集到的数据都可以通过PLC102进行处理，然后通过交换机103跟上位机2实现数据传输。另外，在数据采集仪1内部各用电器件的工作电压并不相同，因此需要转换器105将电压转换为各用电器件所需的电压，例如，数字量传感器有绞车传感器、接近开关传感器，模拟量传感器一般为温度、压力、电扭矩传感器，电源104产生的24V电压转换成5V、8V等电压给绞车、接近开关传感器供电。还可将绞车传感器、接近开关传感器的5V、8V电压信号转换成PLC102可识别的24V电压信号。

如图2所示，机箱101表面还安装有若干模拟量输入航空插头107、若干模拟量输入接线柱108和若干数字量输入航空插头109；模拟量输入航空插头107、模拟量输入接线柱108用于连接需要采集模拟量的标准传感器5或被测传感器6；数字量输入航空插头109用于连接需要采集模拟量的标准传感器5或被测传感器6。另外，机箱101表面还设置有电源开关总成1010和若干RJ45网络插座1011；电源开关总成1010用于连接移动电源104；RJ45网络插座1011用于连接上位机2。

需要说明的是，本机箱101上还可以进一步增加端口，以便连接更多类型的传感器，提高本发明系统的可检测范围，具体以实际需求为准。

如图3所示，上位机2的显示界面设置有标准传感器信号输出区201、被测传感器信号输出区202、数字量信号输出区203、数据采集键204和标准数字量信号显示区205；其中标准传感器信号输出区201用于显示标准传感器5对应的模拟量信号；被测传感器信号输出区202用于显示被测传感器6对应的模拟量信号及误差；数字量信号输出区203用于显示被测传感器对应的脉冲数字信号及误差；数据采集键204为显示信号的开始键；标准数字量信号显示区205用于显示标准数字量信号。

需要说明的是，图3为上位机2的显示界面，其中在上位机2中启动测试程序。根据测试需求，输入相应的测试参数，如测试项目、测试环境等。然后，打开激励源7，使其先后输出0，4mA，8mA，12mA，16mA，20mA等6组模拟量信号对应的物理量数值和0，2Hz，4Hz，6Hz，8Hz，10Hz等6组数字量脉冲信号对应的物理量数值，启动数据采集仪1进行信号的采集。在此实施例中，我们通过上位机2启动了测试程序，并设置了相应的测试参数。

一种录井传感器测试系统的测试方法，用于上述的录井传感器测试系统，如图4所示，包括以下步骤：

S1：通过上位机2输入标准数字量信号，通过激励源7使被测传感器6和标准传感器5产生激励信号，激励信号包括标准传感器5的模拟量信号以及被测传感器6的数字量信号和模拟量信号；

S2：通过数据采集仪1采集激励信号；

S3：通过上位机2对数据采集仪1采集的激励信号进行分析，生成测试报告。

需要说明的是，模拟量一般都是4～20mA的电流信号。具体流程：在上位机2中建立测试项目，设置测试物理量参数，激励源7按规程激发多个测试点，上位机2自动将被测传感器6的数值与标准数值对比求出误差，误差值小于规定值即为合格，反之不合格。完成检测后可现场生成检测报告。

进一步地，在步骤S1中，包括以下步骤：

S101：设置至少一个标准传感器5，通过激励源7产生对应的模拟量信号；

同时，设置n个被测传感器6，通过激励源7产生对应的模拟量信号，n＞1；

同时，设置m个被测传感器6，通过激励源7产生对应的数字量信号，m＞1。

进一步地，在步骤S2中，包括以下步骤：

S201：通过数据采集仪1中的模拟量输入模块AI106设置需要采集的模拟量信号；

S202：通过数据采集仪1分别采集被测传感器6和标准传感器5的模拟量信号以及被测传感器6的数字量信号；

S203：通过数据采集仪1的PLC102储存并处理模拟量信号和数字量信号，然后传递至上位机2。

进一步地，在步骤S3中，包括以下步骤；

S301：通过上位机2将标准传感器5的模拟量信号和输入到上位机2的标准数字量信号分别转化为物理量数值显示；

S302：通过上位机2将被测传感器6的模拟量信号转化为物理量数值进行显示，并显示与标准传感器5的物理量数值之间的误差；

S303：通过上位机2将被测传感器6的数字量信号转为物理量数值进行显示，并显示与输入到上位机2的标准数字量信号的物理量数值之间的误差。

需要说明的是，标准数字量信号是通过外置设备产生，在本发明中可以先由外置设备产生标准数字量信号，然后手动输入到上位机2中，还可以直接将外置设备与数据采集仪1的数字量输入航空插头109连接，从而直接采集外置设备的标准数字量信号，外置设备一般采用标准转速仪。

需要进一步说明的是，在执行步骤S1～S3之前，需要先进行一些准备工作。首先，将数据采集仪1通过连接线3与上位机2连接，然后将移动电源4连接至数据采集仪1的电源接口。确保数据采集仪1的电源开关处于关闭状态。随后根据被测传感器6的类型，选择相应的被测传感器6安装数据采集仪1的对应接口。在此实施例中，我们选择了一种常见的电流型录井传感器作为被测传感器6。

接着根据被测传感器6的类型和测试项目，对数据采集仪1进行配置。打开数据采集仪1的电源开关，选择与被测传感器6相匹配的电压转换器，并设置模拟量输入模块AI106的相关参数。同时，根据需要配置交换机103和RJ45网络插座1011，以确保数据能够稳定传输至上位机2。随后将被测传感器6和标准传感器5安装至数据采集仪1的对应接口。确保安装正确，避免出现接触不良或信号干扰等问题。在此实施例中，我们将被测传感器6和标准传感器5分别安装至数据采集仪1的对应接口，并确保连接紧密。

需要进一步说明的是，在测试过程中，上位机2将接收到的数据进行处理和分析。根据测试项目，进行数据的计算等处理。然后，根据预设的评估指标，被测传感器6与标准传感器5数值接收到的信号分别进行对比。对被测传感器6的性能进行评估，生成测试报告。在此实施例中，上位机2对接收到的数据进行处理和分析，并根据预设的评估指标对被测传感器6的性能进行了评估，生成了详细的测试报告。最后，上位机2将测试报告进行整理和可视化。测试报告可以包括被测传感器6的灵敏度、线性度、迟滞等性能指标，以及整体评估结论。测试人员可以根据测试报告对被测传感器6的性能进行评估，决定是否符合设计要求。

通过以上步骤，我们可以使用该测试系统完成录井传感器的测试。在整个过程中，该测试系统表现出了高精度、适用于多种类型传感器、便于携带和自动化测试等优点。同时，通过与上位机系统的配合，实现了测试信息化，提高了测试效率。这些优点使得该测试系统在实际应用中具有广泛的应用前景。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种录井传感器测试系统，其特征在于，包括数据采集仪(1)、上位机(2)、连接线(3)、移动电源(4)、标准传感器(5)、被测传感器(6)和激励源(7)；

若干所述标准传感器(5)和所述被测传感器(6)安装在所述激励源(7)上；

所述激励源(7)用于使标准传感器(5)和被测传感器(6)产生激励信号；

所述数据采集仪(1)分别与标准传感器(5)和被测传感器(6)通过连接线(3)连接，用于采集标准传感器(5)和被测传感器(6)产生的激励信号；

所述移动电源(4)用于给所述数据采集仪(1)供电；

所述上位机(2)与所述数据采集仪(1)连接，用于分析数据采集仪(1)采集到的激励信号，生成物理量数值。

2.根据权利要求1所述的一种录井传感器测试系统，其特征在于，所述数据采集仪(1)包括：机箱(101)以及安装在所述机箱(101)内部的PLC(102)、交换机(103)、电源(104)、转换器(105)和模拟量输入模块AI(106)；

所述PLC(102)分别与交换机(103)、电源(104)、转换器(105)和模拟量输入模块AI(106)连接；

所述电源(104)用于给数据采集仪(1)供电；

所述PLC(102)用于对采集到的信号进行存储和处理，并通过交换机(103)与上位机(2)通信；

所述交换机(103)用于实现数据采集仪(1)与上位机(2)之间的数据传输；

所述转换器(105)用于转换电源(104)的电压，给机箱(101)内的各器件施加工作电压；

所述模拟量输入模块AI(106)用于设置需要采集的参数。

3.根据权利要求2所述的一种录井传感器测试系统，其特征在于，所述电源(104)的电压为24V。

4.根据权利要求2所述的一种录井传感器测试系统，其特征在于，所述机箱(101)表面还安装有若干模拟量输入航空插头(107)、若干模拟量输入接线柱(108)和若干数字量输入航空插头(109)；

所述模拟量输入航空插头(107)、模拟量输入接线柱(108)用于连接需要采集模拟量的标准传感器(5)或被测传感器(6)；

所述数字量输入航空插头(109)用于连接需要采集模拟量的标准传感器(5)或被测传感器(6)。

5.根据权利要求4所述的一种录井传感器测试系统，其特征在于，所述机箱(101)表面还设置有电源开关总成(1010)和若干RJ45网络插座(1011)；

所述电源开关总成(1010)用于连接移动电源(4)；

所述RJ45网络插座(1011)用于连接上位机(2)。

6.根据权利要求1-4任一项所述的一种录井传感器测试系统，其特征在于，所述上位机(2)的显示界面设置有标准传感器信号输出区(201)、被测传感器信号输出区(202)、数字量信号输出区(203)、数据采集键(204)和标准数字量信号显示区(205)；

所述标准传感器信号输出区(201)用于显示标准传感器(5)对应的模拟量信号；

所述被测传感器信号输出区(202)用于显示被测传感器(6)对应的模拟量信号及误差；

所述数字量信号输出区(203)用于显示被测传感器对应的脉冲数字信号及误差；

所述数据采集键(204)为显示信号的开始键；

所述标准数字量信号显示区(205)用于显示标准数字量信号。

7.一种录井传感器测试系统的测试方法，用于权利要求1-6任一项所述的录井传感器测试系统，其特征在于，包括以下步骤：

通过上位机(2)输入标准数字量信号；

通过激励源(7)使被测传感器(6)和标准传感器(5)产生激励信号，所述激励信号包括标准传感器(5)的模拟量信号以及被测传感器(6)的数字量信号和模拟量信号；

通过数据采集仪(1)采集激励信号；

通过上位机(2)对数据采集仪(1)采集的激励信号进行分析，生成测试报告。

8.根据权利要求7所述的一种录井传感器测试系统的测试方法，其特征在于，通过激励源(7)使被测传感器(6)和标准传感器(5)产生激励信号，包括以下步骤：

设置至少一个标准传感器(5)，通过激励源(7)产生对应的模拟量信号；

同时，设置n个被测传感器(6)，通过激励源(7)产生对应的模拟量信号，n＞1；

同时，设置m个被测传感器(6)，通过激励源(7)产生对应的数字量信号，m＞1。

9.根据权利要求8所述的一种录井传感器测试系统的测试方法，其特征在于，通过数据采集仪(1)采集激励信号，包括以下步骤：

通过数据采集仪(1)中的模拟量输入模块AI(106)设置需要采集的模拟量信号；

通过数据采集仪(1)分别采集被测传感器(6)和标准传感器(5)的模拟量信号以及被测传感器(6)的数字量信号；

通过数据采集仪(1)的PLC(102)储存并处理模拟量信号和数字量信号，然后传递至上位机(2)。

10.根据权利要求8或9所述的一种录井传感器测试系统的测试方法，其特征在于，通过上位机(2)对数据采集仪(1)采集的激励信号进行分析，生成测试报告；

通过上位机(2)将标准传感器(5)的模拟量信号和输入到上位机(2)的标准数字量信号分别转化为物理量数值显示；

通过上位机(2)将被测传感器(6)的模拟量信号转化为物理量数值进行显示，并显示与标准传感器(5)的物理量数值之间的误差；

通过上位机(2)将被测传感器(6)的数字量信号转为物理量数值进行显示，并显示与输入到上位机(2)的标准数字量信号的物理量数值之间的误差。