专利名称：一种测试负荷与加速度的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种模拟抽油机的抽油运动来进行无线示功仪的研制的装置，尤 其涉及一种有关测试负荷与加速度的装置。
背景技术：
抽油机是通过曲柄连杆机构把电动机的旋转运动变为抽油杆的上下往复运动 来带动深井泵的柱塞进行抽油的。示功仪是油田生产维护用的一种常用仪表，它通 过检测抽油杆周期性上下运动时不同位移处抽油杆上所承受的载荷来反映油井的 工作状况。
目前进行无线示功仪的开发技术无法完成精准的无线示功仪的开发研制。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提供了一种测试负荷与加速度的装置，用 来模拟抽油机的抽油运动以进行无线示功仪的研制。
本发明的技术方案为本发明揭示了一种测试负荷与加速度的装置，包括固 定支架、电动机、活动轨道、多个活动导杆、电路板、负荷传感器、砝码、橡皮筋、 固定块，该负荷传感器和该砝码连接，该橡皮筋直接套在该固定块上，其中该电动 机带动固定在该活动轨道上的该些活动导杆进行周期性运动，该电路板上设有加速 度传感器，在周期性运动时该加速度传感器采集加速度信号并输出，该负荷传感器 根据该橡皮筋的伸縮状态来产生不同的负荷信号，模拟不同位移处抽油杆上所承受 的载荷。
上述的测试负荷与加速度的装置，其中，该电动机与该活动轨道固定到该固 定支架。
上述的测试负荷与加速度的装置，其中，该些活动导杆之间以及该些活动导 杆与该电动机、该电路板、该活动轨道固定连接。上述的测试负荷与加速度的装置，其中，该负荷传感器与该砝码固定连接， 该橡皮筋直接套在该固定块上。
上述的测试负荷与加速度的装置，其中，该电路板还设有 电源模块，为电路板提供所需电源；
负荷传感器信号处理电路模块，接收并处理该负荷传感器输出的电压信号； 加速度信号处理电路模块，接收并处理该加速度传感器输出的电压信号； 单片机模块，对该负荷传感器信号处理电路模块和该加速度信号处理电路模 块进行分析计算；
信号RF收发模块，将该单片机模块的结果发送至上位机。
本发明对比现有技术有如下的有益效果本发明的装置借助加速度传感器来 测量位移，借助负荷传感器结合相应重量砝码和橡皮筋来测量抽油杆上所承受的载 荷，从而通过不同位移处抽油杆上所承受的载荷来反映油井的工作状况。对比现有 技术，能以更简单有效的方式为研制示功仪提供方便。
图1是本发明的测试负荷与加速度的装置的较佳实施例的结构示意图。 图2是本发明的装置中的电路板的较佳实施例的原理图。 图3是本发明的装置中的电路板的实例的框图。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
图1示出了本发明的测试负荷与加速度的装置的较佳实施例的结构。本发明 的测试负荷与加速度的装置是用来模拟抽油机周期性上下运动，并通过不同位移处 抽油杆上所承受的载荷来反映油井的工作状况。
请参见图1，本实施例的测试负荷与加速度的装置包括电动机l、活动导杆2、 固定支架3、活动轨道4、电路板5、负荷传感器6、砝码7、橡皮筋8、固定块9、 信号输出线10。电动机1与活动轨道4利用螺丝规定到固定支架3，活动导杆2 之间以及活动导杆2与电动机1、电路板5、活动轨道4的连接采用螺母螺帽固定。 负荷传感器6与砝码7的连接固定采用螺纹杆与螺帽，橡皮筋9直接套在地面的固定块9上。
利用电动机1带动固定在活动轨道4上的活动导杆2迸行周期性运动，加速 度传感器(在图2中示出)装在电路板5处。电路板5下面固定负荷传感器6，系 统运动时加速度传感器输出信号，负荷传感器6在运动时根据橡皮筋8的伸縮状态 来产生不同的负荷信号，来模拟不同位移处抽油杆上所承受的载荷。此装置即可模 拟抽油机运动，输出加速度与负荷的信号输入到单片机模块(在图2中示出)进行 处理，最后经过分析计算传输到上位机来绘制出模拟抽油机运动时的示功图。
图2进一步示出了电路板5的一个实施例的原理。请参见图2，电路板5进一 步包括电源模块50、加速度传感器51、加速度信号处理电路模块52、负荷传感器 信号处理电路模块53、单片机模块54、信号RF收发模块55。电源模块50是对电 池的输入电源进行转化并对整个电路板5提供所需电源。加速度传感器51进行系 统运动过程中的加速度信号采集，把信号输入到加速度信号处理电路模块52。负 荷传感器6采集到的信号通过信号输出线10传输到负荷传感器信号处理电路模块 53。采集到的加速度和负荷信号都是电压信号，经过对应的电路处理模块传输给单 片机模块54进行分析计算，最后将计算的值通过信号RF收发模块55发送给上位 机进行示功图的显示。
图3示出了电路板5的一个实例的原理。请参见图3，电路板5包括高输出阻 抗惠根斯电桥500、单轴加速度计芯片501、超低静态电流LDO稳压管502、低通 滤波503、 504、仪器放大器505、 506、电池507、单片机508、无线收发模块509 以及外扩RAM510。单片机508采用超低功耗的微处理器MSP430F16系列芯片。固 定负荷的信号由高输出阻抗惠根斯电桥500产生，位移信号由单轴加速度计芯片 501产生。由于两路信号的输出阻抗较高，因而各自用一片低功耗(uA级)仪器放 大器505、 506放大，同时进行阻抗变换。信号调理的上电控制由超低静态电流LDO 稳压管502的使能端控制，配合软件部分间歇式采集工作模式，主要目的是为了降 低功耗。接下来，两路信号进入单片机508内带的多路开关5080，并由其内置的 12位模数转换器5081分时转换成数字信号，经处理后，数据被存放到外扩的微功 耗SRAM510中，选用RAM的方式存储是因为示功仪采用电池供电，除非取下电池或 电池耗尽，否则整个仪表一直有电，因而不担心数据会丢失，平时数据保存消耗电 流小于10uA。另外，当将数据转存到SRAM中去要比存储到FLASH或EEPR0M中耗电流低得 多，激活芯片电流可以做到小于2mA，从而大大降低了功耗。最后，无线示功仪发 送的数据采用另外一个无线中转模块来接收，将收到的数据通过GPRS/CDMA的方式 远传到后台，并由后台来完成示功图的数据处理、解释。
上述实施例是提供给本领域普通技术人员来实现或使用本发明的，本领域普 通技术人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或 变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提 到的创新性特征的最大范围。
权利要求
1、一种测试负荷与加速度的装置，包括固定支架、电动机、活动轨道、多个活动导杆、电路板、负荷传感器、砝码、橡皮筋、固定块，该负荷传感器和该砝码连接，该橡皮筋直接套在该固定块上，其中该电动机带动固定在该活动轨道上的该些活动导杆进行周期性运动，该电路板上设有加速度传感器，在周期性运动时该加速度传感器采集加速度信号并输出，该负荷传感器根据该橡皮筋的伸缩状态来产生不同的负荷信号，模拟不同位移处抽油杆上所承受的载荷。
2、 根据权利要求l所述的测试负荷与加速度的装置，其特征在于，该电动机 与该活动轨道固定到该固定支架。
3、 根据权利要求2所述的测试负荷与加速度的装置，其特征在于，该些活动 导杆之间以及该些活动导杆与该电动机、该电路板、该活动轨道固定连接。
4、 根据权利要求3所述的测试负荷与加速度的装置，其特征在于，该负荷传 感器与该砝码固定连接，该橡皮筋直接套在该固定块上。
5、 根据权利要求4所述的测试负荷与加速度的装置，其特征在于，该电路板 还设有电源模块，为电路板提供所需电源；负荷传感器信号处理电路模块，接收并处理该负荷传感器输出的电压信号； 加速度信号处理电路模块，接收并处理该加速度传感器输出的电压信号； 单片机模块，对该负荷传感器信号处理电路模块和该加速度信号处理电路模 块进行分析计算；信号RF收发模块，将该单片机模块的结果发送至上位机。
全文摘要
本发明公开了一种测试负荷与加速度的装置，用来模拟抽油机的抽油运动以进行无线示功仪的研制。其技术方案为装置包括固定支架、电动机、活动轨道、多个活动导杆、电路板、负荷传感器、砝码、橡皮筋、固定块，负荷传感器和砝码连接，橡皮筋直接套在固定块上，其中电动机带动固定在活动轨道上的活动导杆进行周期性运动，电路板上设有加速度传感器，在周期性运动时加速度传感器采集加速度信号并输出，负荷传感器根据橡皮筋的伸缩状态来产生不同的负荷信号，模拟不同位移处抽油杆上所承受的载荷。本发明应用于无线示功仪的研制。
文档编号E21B43/00GK101413835SQ20081020339
公开日2009年4月22日 申请日期2008年11月26日 优先权日2008年11月26日
发明者刘志强, 毕东杰 申请人:上海神开石油化工装备股份有限公司;上海神开石油科技有限公司