壓力轉(zhuǎn)換函數(shù)可以根據(jù)壓力計(jì)規(guī)格、校準(zhǔn)數(shù)據(jù)及質(zhì)量控制測(cè)試結(jié)果來(lái)確定。一般的壓力計(jì)模型包括下列特性參數(shù):r1=短期漂移(小于24hr),MPa;r2=長(zhǎng)期漂移(大于24hr),MPa;r3=溫度梯度引起的壓力誤差,MPa;r4=壓力測(cè)試噪聲誤差,MPa。
可用下面的方程來(lái)模擬給定壓力和溫度步長(zhǎng)下的壓力計(jì)響應(yīng):

rr為壓力計(jì)總響應(yīng)壓力值,MPa;t0為響應(yīng)初始時(shí)間,hr;△t為壓力變化時(shí)間增量,hr。
實(shí)際壓力計(jì)計(jì)算模型針對(duì)實(shí)際溫度壓力的不同變化趨勢(shì),設(shè)計(jì)了各自不同的特定分段擬合方式,并通過(guò)Matlab仿真工具取得了很好的效果,具體仿真結(jié)果如下:

從圖5所示可以看出,壓力.計(jì)輸出溫度數(shù)據(jù)較為準(zhǔn)確地表現(xiàn)了實(shí)際情況,且采用的溫度計(jì)算模型方法所得出的溫度值具有很高的精度。
圖6壓力數(shù)據(jù)仿真圖

從圖6顯示數(shù)據(jù)對(duì)比可以看出,壓力計(jì)溫漂引起的壓力誤差得到了補(bǔ)償,壓力計(jì)算模型所得值和實(shí)際外界條件值基本吻合。
3.2 壓力計(jì)實(shí)際設(shè)計(jì)
電子壓力計(jì)是一類(lèi)比較有特點(diǎn)的測(cè)量系統(tǒng),實(shí)際上它屬于信號(hào)采集系統(tǒng),其輸入是壓力溫度模擬信號(hào),輸出則是量化后的數(shù)字量。實(shí)際模塊大致可分為三塊:模擬部分、數(shù)字部分和電源管理部分。大致框圖如下:

其中模擬電路部分的主要功能為經(jīng)低通濾波處理濾除經(jīng)電纜傳輸后壓力計(jì)信號(hào)中的高頻分量,并將模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理。
數(shù)字電路部分考慮到長(zhǎng)線傳輸?shù)南到y(tǒng)頻帶限制,及壓力計(jì)信號(hào)輸出采用的部分響應(yīng)基帶傳輸方式,所以原始信號(hào)需經(jīng)過(guò)硬件電路處理恢復(fù)出數(shù)據(jù)信號(hào)供主處理器處理。
數(shù)字信號(hào)首先經(jīng)過(guò)去除毛刺后分成兩路,一路未進(jìn)行任何處理,另一路經(jīng)過(guò)由兩片F(xiàn)IFO寄存器和一片移位寄存器構(gòu)成的移位電路,經(jīng)過(guò)精確位移的信號(hào)與原信號(hào)進(jìn)行異或操作,恢復(fù)出數(shù)據(jù)信號(hào),再經(jīng)過(guò)濾波處理然后直接送給主處理器進(jìn)行相關(guān)處理,并在指定端口處發(fā)送出去。該電路中配備一定頻率的振蕩器,經(jīng)分頻后作為隊(duì)列寄存器和移位寄存器的驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘信號(hào)。
電源管理模塊提供了系統(tǒng)各個(gè)模塊所需的工作電壓,并具有高溫保護(hù)功能,當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)電源自動(dòng)斷電,并在掉電時(shí)將濾波電路的反饋回路切斷,當(dāng)溫度降低時(shí)可自動(dòng)恢復(fù)工作,實(shí)現(xiàn)對(duì)濾波電路的溫度控制。
壓力計(jì)控制系統(tǒng)采用一套完備的壓力計(jì)管理通信協(xié)議集,規(guī)定了數(shù)據(jù)的具體格式,包括幀分類(lèi)方式、幀長(zhǎng)度判定格式、幀數(shù)據(jù)意義定位等。該套通信協(xié)議集支撐了整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠地工作,充分滿足了井上井下交互通信及實(shí)際油井測(cè)試工作的需要。
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