CN204730867U - 绞车传感器校验系统 - Google Patents

Abstract

一种绞车传感器校验系统，包括脉冲测试仪以及上位机，所述脉冲测试仪与上位机连接，还包括传动机构和传感器卡架；传动机构、传感器卡架分别安装在校验台面上，传动机构包括步进电机、传动结构体，步进电机上连接转速控制器，传动结构体包括外部的支撑座以及其内部安装的传动轴承，步进电机、传动轴承以及传感器卡架同轴安装，且步进电机的输出轴贯穿所述的传动轴承。本实用新型传动连接部分和检验的测试样品夹具装置，是满足和方便测试样品的卡、装、调整的机械配套系统，具有运行精度高，转动平稳，正反转误差小的优点；并且配合脉冲测试仪以及上位机共同建立检测系统，保证产品的质量处于受控之中，可以有效的提高产品的质量。

Description

绞车传感器校验系统

技术领域

本发明属于录井工程技术领域，具体是一种用于油气田录井行业的绞车传感器校验系统。

背景技术

绞车传感器是一种机电产品，它是随着机械的转动将机械位移转换为有规律电信号一种转换器，用以测量钻井工程井深，为录井提供出工程技术服务提供依据。绞车传感器实际上是一种光电脉冲编码器,可直接将位移信号转换成数字信号。绞车传感器由罩壳，带齿铁片，两个光电开关组成。铁片上带有12个齿，铁片随着绞车滚筒转动，两个光电开关随着铁片的插入和离去，从而送出相差90°的两路正交信号。绞车传感器产生的脉冲，包括相位、频率、形态、幅度等多种信息，需通过专用设备对其进行检测，通过对绞车传感器的检验，可防止大批量不合格品的产生，不合格的成品不出厂，保证产品的质量。绞车传感器校验系统就是检测电信号并判定是否合格的设备系统，比如中国专利CN101726424B提供了一种绞车校验仪，其通过脉冲信号处理装置以及与其连接的上位机来实现绞车传感器的校验，但是目前缺乏与之配套的绞车传感器专用传动机构以及卡具，造成整体集成度低、运行不平稳且检测精度低。

实用新型内容

本发明是针对现有作业方式中存在的缺陷和不足，本实用新型提供一种运行平稳、检测进化度高的绞车传感器校验系统，

本实用新型的技术方案是：包括脉冲测试仪以及上位机，所述脉冲测试仪与上位机连接，还包括传动机构和传感器卡架；所述传动机构、传感器卡架分别安装在校验台面上，所述传动机构包括步进电机、传动结构体，所述步进电机上连接转速控制器，所述传动结构体包括外部的支撑座以及其内部安装的传动轴承，所述步进电机、传动轴承以及传感器卡架同轴安装，且所述步进电机的输出轴贯穿所述的传动轴承。

上述方案进一步优选为：所述传感器卡架主体为环体，所述环体上设有多个轴向的夹持部且每个夹持部上均设有指向环体中心轴线的锁紧螺栓。

上述方案进一步优选为：所述步进电机上安装有手拨盘，所述手拨盘上设有定位针。

上述方案进一步优选为：所述传感器卡架外侧的校验台面上还安装有传感器定位装置，其包括底座以及其上铰接的转臂，所述转臂上安装传感器压片。

上述方案进一步优选为：所述脉冲测试仪包括电源电路以及依次连接的光电隔离器、脉冲整形电路、单稳驱动芯片、A/D转换器以及单片机；所述单片机上依次连接485总线转换模块和RS485-RS232转换器。

上述方案进一步优选为：所述光电隔离器为TLP521-2光耦芯片；所述单片机为89C51单片机且其上设有ROM和RAM存储器。

本实用新型传动连接部分和检验的测试样品夹具装置，是满足和方便测试样品的卡、装、调整的机械配套系统，具有运行精度高，转动平稳，正反转误差小的优点；并且配合脉冲测试仪以及上位机共同建立检测系统，保证产品的质量处于受控之中，可以有效的提高产品的质量。

附图说明

图1是本实用新型的系统构成原理图；

图2是本实用新型的机械传动及卡具的结构示意图；

图3是本实用新型的脉冲测试仪原理方框图；

图4是绞车信号倍频与鉴相处理时序图；

图中：1-步进电机、2-手拨盘、3-定位针、4-传动轴承、5-传动结构体、6-传感器卡架（61-环体、62-夹持部、63-锁紧螺栓）、7-传感器定位装置（71-底座、72-转臂、73-传感器压片），8-校验台面、9-电缆插头。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型做进一步的说明。

参见图1-3，一种绞车传感器校验系统，包括传动机构、传感器卡架、脉冲测试仪以及上位机，脉冲测试仪与上位机连接；传动机构、传感器卡架6分别安装在校验台面8上，传动机构包括步进电机1、传动结构体5，步进电机1上连接转速控制器，传动结构体5包括外部的支撑座以及其内部安装的传动轴承4，步进电机1、传动轴承4以及传感器卡架6同轴安装，步进电机1上安装有手拨盘2，手拨盘2上设有定位针3，且步进电机1的输出轴贯穿传动轴承4。传感器卡架6主体为环体61，环体61上设有多个轴向的夹持部62且每个夹持部62上均设有指向环体61中心轴线的锁紧螺栓63。传感器卡架6外侧的校验台面上还安装有传感器定位装置7，其包括底座71以及其上铰接的转臂72，转臂72上安装传感器压片73。

本系统使用时，将绞车传感器安装在传感器卡架6上，绞车传感器的外周通过锁紧螺栓63固定、中间与步进电机1的输出轴传动连接，然后通过旋转转臂72，使传感器压片73压紧绞车传感器；绞车传感器的信号输出端依次连接脉冲测试仪以及上位机（计算机）。脉冲测试仪包括电源电路（DC/DC）以及依次连接的光电隔离器（TLP521-2光耦芯片）、脉冲整形电路、单稳驱动芯片、A/D转换器以及单片机；单片机上依次连接485总线转换模块和RS485-RS232转换器；单片机优选为89C51单片机且其上设有ROM和RAM存储器。

本校验系统的信号处理的原理如下：

绞车传感器将绞车的转动转化为位移脉冲,从而建立了绞车的角位移与大钩高度的映射关系，即每个脉冲对应相应距离的大钩位移。

脉冲测试仪是处理这些脉冲，建立的测试环境，从而解析出角位移与距离的映射关系，由于绞车传感器的信号处理直接关系到距离的准确性，所以绞车传感器的信号处理非常重要。其原理方框图如图3所示。

脉冲信号通过光电隔离，进行整形、计数和信号处理后，脉冲信号通过计数芯片计数，将获得脉冲数传递给CPU(89C51) ,CPU通过自身串口经信号转换，通过总线传输进入工控机，进行处理、运算、显示。

脉冲整形是绞车处理的第一步。绞车传感器的信号经过线路传输后会叠加一些干扰，信号将有所变形，通过整形电路可以将不规整的信号转换成为标准的TTL电平。脉冲整形通常采用光电隔离与施密特电路进行整形。

信号倍频。倍频电路主要是捕捉两路信号的上/下跳沿，从而实现信号的倍频。考虑到信号的精度和实现的可能性，一般倍频电路采用的都是4倍频。既一个周期内，捕捉A、B信号的上下跳沿。

信号鉴相。绞车传感器正反转方向的不同，A，B相信号角度的超前、滞后也不相同。正转时，A信号滞后B信号90°，这时A信号上跳沿对应与B信号的高电平，A信号下跳沿对应与B信号的低电平，同时B信号上跳沿对应与A信号的低电平，B信号下跳沿对应与B信号的高电平， 反转同理。所以信号鉴相主要是逻辑电路比较，从而完成方向信号的提取。其鉴相输出有CP+，CP-与方向和输出脉冲两种。绞车信号倍频与鉴相处理时序如图4所示。

可逆计数。通过上述环节处理后的脉冲信号并不能完成井深处理，需要通过可逆计数器，实现在方向信号控制下的脉冲加减。通常计数的形式可以是BCD码和二进制码。

信号输出。脉冲信号可逆计数后需要传送到上位机。传送方式可以是并行输出，也可以是串行的输出。并行输出具有传输速度快的优点，而串行输出则具有传输电路简单的优点。

本设计的模块包括泵冲处理模块，转盘转速处理模块等用于功能扩展之用。

    采用终端匹配的是总线网络拓扑结构，传感器产生的信号通过脉冲型485总线转换模块形成相对独立的总线节点，然后通过总线传输至RS485-RS232转换器，最终传输到上位采集计算机。

采集计算机是通过运行系统软件，主要负责从脉冲测试仪采集传感器电压值，根据不同相位进行计数并进行计算，给出检测的结果。判定检测结果。采集系统有数据监控画面，并可同时控制打印机打印实时数据和存储。

绞车传感器的检测系统建立后，通过检测，为提高产品质量的控制提供了技术手段，可以更好地对原材料、生产过程、出厂检验进行生产全过程的检验和质量控制，保证产品的质量处于受控之中，可以有效的提高产品的质量。也促进规范化生产和管理水平进一步的提高。

通过绞车传感器检测系统的建立，还可以较好的控制生产成本，首先过程检验可以防止大批量的不合格出现，造成性能不达标报废的浪费，通过过程检验进行了调整重新达标，实际上是废品再利用的过程，避免了半成品时就报废了，提高了经济效益。

对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，有可能对具体尺寸，或者局部结构做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种绞车传感器校验系统，包括脉冲测试仪以及上位机，所述脉冲测试仪与上位机连接，其特征在于：还包括传动机构和传感器卡架；所述传动机构、传感器卡架分别安装在校验台面上，所述传动机构包括步进电机、传动结构体，所述步进电机上连接转速控制器，所述传动结构体包括外部的支撑座以及其内部安装的传动轴承，所述步进电机、传动轴承以及传感器卡架同轴安装，且所述步进电机的输出轴贯穿所述的传动轴承。

2.根据权利要求1所述的绞车传感器校验系统，其特征在于：所述传感器卡架主体为环体，所述环体上设有多个轴向的夹持部且每个夹持部上均设有指向环体中心轴线的锁紧螺栓。

3.根据权利要求1所述的绞车传感器校验系统，其特征在于：所述步进电机上安装有手拨盘，所述手拨盘上设有定位针。

4.根据权利要求1所述的绞车传感器校验系统，其特征在于：所述传感器卡架外侧的校验台面上还安装有传感器定位装置，其包括底座以及其上铰接的转臂，所述转臂上安装传感器压片。

5.根据权利要求1-4任一所述的绞车传感器校验系统，其特征在于：所述脉冲测试仪包括电源电路以及依次连接的光电隔离器、脉冲整形电路、单稳驱动芯片、A/D转换器以及单片机；所述单片机上依次连接485总线转换模块和RS485-RS232转换器。

6.根据权利要求5所述的绞车传感器校验系统，其特征在于：所述光电隔离器为TLP521-2光耦芯片；所述单片机为89C51单片机且其上设有ROM和RAM存储器。