石油井架结构无线应变传感器的设计

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1、2010年第29卷第6期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)115石油井架结构无线应变传感器的设计罗宾，仇芝，杜坚(西南石油大学电子信息工程学院。四川成都610500)摘要：在石油井架结构测试中普遍采用传统应变电测法，针对这种方法在测试中存在的问题，以CCl110无线单片机为核心设计了一种用于石油井架结构检测的无线应变传感器。重点介绍了无线应变传感器的组成、硬件电路设计、软件设计以及对所研制的无线应变传感器进行的标定和实验。结果表明：所设计的无线应变传感器具有测量精度高、体积小、功耗低、传输可靠、抗干扰能力强等特点，适合在井场测

2、试中使用。关键词：石油井架；应变传感器；无线通信；CCl110无线单片机中图分类号：TE927文献标识码：A文章编号：1000-9787(2010)06-0115-03Design0fwirelessstrainsensorappliedtooiln1erri‘c’K'SSt』rUCt』UreLUOBin，QIUZhi，DUJian(SouthwestPetroleumUniversity，SchoolofElectronicInformationEngineering，Chengdu610500，China)Abstract：Aimingattheproblemofthetrad

3、itionalstrain—electrictestingmethodwhichiswidelyusedinthetestingofoilderrick．AwirelessstrainsensoriSdesignedtotestthestructureofoilderrickandtakeCClll0wirelessmicrocontrollertobethecorecomponent．Theintroductionofthewirelessstrainsensor’Scomposition，hardwarecircuitandsoftwaredesignhasbeenshown．

4、Theexperimentandcalibrationaboutthewirelessstrainsensorprovesthatithastheadvantagesofhighmeasurementprecision，smallsize，lowpowerconsumption，reliabletransmission，highanti—interferenceabilityandbesuitableinthefieldoftestingpractice．Keywords：oilderrick；strainsensor；wirelesscommunication；CCl110wir

5、elessmierocontroller0引言应变信号的采集、预处理和无线传输，主要由应变电桥、应石油井架属大型承重结构，是石油装备的重要组成部变放大器、低通滤波器和无线单片机等组成，其组成框图如分，对油田的开发起着重要的作用。石油井架在长期使用图1所示。过程中由于野外恶劣的钻井作业工程环境，搬迁和安装过cc1110无线单片机应变应变低通程中诸多因素的影响，井架的内部结构产生了不良的变化，电桥放大器涟波器磊井架各杆件也不同程度地存在着变形、损伤和锈蚀等缺陷，趣电池致使石油井架的承载能力降低，安全性无法保证，给钻井生图1无线应变传感器组成框图产带来了潜在的事故隐患。传统的应力应变测量

6、系统是一Fig1Blockdiagramofwirelessstrainsens0r种有线测量系统，在井架结构安全检测中存在传感器与应无线应变传感器把粘贴在井架杆件上的电阻应变计变仪之间的距离较远，传输电缆过长，安装与维护不便，测在应变作用下的电阻变化，通过传感器的应变电桥转换成量精度受导线长度和布线影响大，不能实现钻进与测试同微弱的电压信号，该电压信号经过放大滤波后，由CC1i10步作业等问题。本文从可靠性、低功耗、低成本的角度出无线单片机内部集成的A／D转换器和微处理器进行采集发，以CClll0无线单片机为核心设计了一种用于石油井和预处理，然后，通过CClllO内部的射频收发器

7、把预处架结构检测的无线应变传感器。1无线应变传感器的组成理信号以无线的方式传输给上位计算机作进一步的分析无线应变传感器使用微型电子器件集成，实现对井架处理。收稿日期：2010-04-22l16传感器与微系统第29卷2无线应变传感器的硬件电路设计低和抑制井场复杂工况引起的噪声和电磁干扰。通过差分2．1信号调理电路设计输入可以直接由硬件将前面电位平移抬高的1．25V电压信号调理电路由应变电桥、应变放大电路和低通滤波滤掉，而不需要在软件中专门对它进行处理，其电路连接图电路组