便携式绞车传感器测试系统的研究与分析

吴春梅，刘开绪，赵勇，李瑞英

（1.大庆师范学院机电工程学院，黑龙江大庆，163712; 2.大庆油田电力集团供电二公司，黑龙江大庆，163712）

1　研究的意义

随着传感技术、计算机技术和通讯技术的飞速发展，对设备的检定显得尤为重要。项目主要针对钻井所用绞车传感器进行现场检测来展开研究，大庆油田在钻井行业对现场使用中的传感器进行检定并给出结果的检测设备还没有。本文提出一种新型的便携式的复合脉冲变送器对绞车传感器进行现场检测，该结构不需要携带许多机械设备去进行现场检定，快速便捷，检测后直接给出结果，这样既节省了很多人力物力又提高检测效率，降低运输成本，对于降低钻井成本是非常有利的。在检测中如果发现绞车传感器检测不准确，有脉冲的丢失，则在现场直接对其进行更换，同时将检测信息录入系统便于下次检测时调用查看。

2　绞车传感器测试硬件系统结构

如图2所示由伺服电机带动复合码盘旋转，当遮光片(光齿)导通红外线时，红外线照射到光敏三极管的基级,三极管处于导通状态，输出脚A(B)输出高电平。由于绞车传感器单圈产生12和20脉冲，这样监测装置也需要设计成这种复合码盘，其结构为12和20齿复合交错结构，结构示意图如图2所示，这样，两种根据遮光齿结构对光电耦合器感应探头的安装位置进行设计和调节，可以使输出相位差为90°。由光电传感器实时监测高低电位并输出。

图1　绞车传感器检定装置图

3　测试系统工作原理

测试系统工作原理如图3所示通过单片机输出控制信号，驱动伺服电机旋转，从而带动旋转机构和码盘进行旋转，两者的转速信息相同，被检测绞车传感器与旋转机构相连，通过旋转机构带动绞车传感器旋转产生脉冲信号，绞车传感器的脉冲信号分成A相、B相输出，检测A相、B相信号经过转化形成标准电压信号输出，为了便于判定是否误码，A、B相显示屏显示为脉冲信号的数量。伺服电机带动码盘旋转，光电传感器检测旋转码盘并输出为标准脉冲源信号，在显示屏上显示是标准脉冲信号的数量。所有信号通过485集线器传输给单片机，单片机将标准信号传递通过透传模块发送给上位机，通过上位机设定绞车传感器在快速转动情况下的技术指标，然后通过比较标准源与A、B相显示屏显示数量来判定绞车传感器是否有计数不准或脉冲丢失，上位机根据结果自动出检定报告。

图2　复合码盘结构示意图

图3　检定设备检定原理图

4　绞车传感器检定软件工作界面

如图4所示为钻井平台常用的传感器，打开该对话框之后，连接对应的检定装置，启动电源就会显示设备连接成功，整个连接都是采用无线WIFI模块连接。

5　测试结果

表1是设置测试输出点为3个点的时候输出结果，从结果看出不论电机转速低还是转速高的时候，系统输出结果都比较稳定，符合检测要求。

图4　绞车传感器检定软件界面图

图5　测试结果图

6　误差分析

图6　测试误差分析图

从测试误差分析图可以看出系统测试精度高，A相脉冲和理论值完全一致，没有误差，B相测试结果滞后，这说明绞车检测系统的电机是反传，否则正转。

表1　绞车测试结果输出表

7　结论

从软件测试结果可以看出这套检测系统检测速度快，精度高，能够满足现场检测的需要。同时，为了适应现场测试的需要，即系统硬件电路及连接电脑必须抗震效果好，同时在检测时能够实现快速便捷，经过运行及测试得出这套检定装置能够用来进行现场检测，检测结果显示检定准确。