Сущность процесса измерений в скважинах

Структурная схема дистанционного измерителя

Структурная схема дистанционного измерителя

Процесс измерений представляет собой преобразование воздействия измеряемой величины в считываемое численное значение. Преобразование осуществляется в общем виде несколькими параллельно-последовательно включенными преобразователями.
Первичное преобразование воздействия измеряемой величины в какой-либо параметр электрической цепи осуществляется сенсорами. Затем этот параметр преобразуется и измеряется электрическими методами.
Сенсоры могут быть как простого преобразования, так и более сложными, в которых измеряемый параметр проходит несколько этапов преобразования.
Например, для измерения температуры окружающей среды в качестве сенсоров используются резистивные преобразователи, у которых при изменении температуры изменяется их омическое сопротивление.
Напротив, при измерении избыточного давления в качестве сенсора используют конструктивно более сложные устройства, в частности, тензопреобразователь, в котором:
во-первых, сила, создаваемая внешним давлением, преобразуется в механическое перемещение – изгиб мембраны, отделяющей измеритель от измеряемой среды;
во-вторых, изгиб пластины передается на резистивные чувствительные элементы (тензорезисторы), которые подвергаются растяжению и сжатию, что, в свою очередь приводит к изменению их омических сопротивлений.
Нормирующие преобразователи измеряют изменение параметра электрической цепи сенсора и формируют выходной сигнал, функционально связанный с этим изменением обычно прямой пропорциональной зависимостью.
Характеристика преобразования преобразователей формируется таким образом, чтобы при изменении измеряемого параметра от минимального до максимального значений выходной параметр (напряжение, ток) изменялся в определенном (нормированном) диапазоне значений, например, от минус 5 до +5 В.
Преобразователи могут состоять из одного или нескольких устройств.
Так, для измерительных термометров с резистивными сенсорами используется один нормирующий преобразователь – омметр.
Поскольку сопротивление резистивного сенсора изменяется пропорционально его температуре:
R(Ot) = RO · (1+ α · Ot)
где R(Ot) – сопротивление терморезистора при температуре Ot;
RO – сопротивление терморезистора при температуре 0 ОС;
α – коэффициент преобразования терморезистора, то выходной сигнал преобразователя также будет изменяться пропорционально изменению температуры, что позволяет сформировать нормированный выходной сигнал, линейно изменяющийся от нуля до заданного верхнего значения напряжения при изменении температуры от нижнего предела измерений до верхнего.
Для манометра, использующего тензопреобразователь в качестве сенсора, нормирующий преобразователь будет иметь более сложный алгоритм обработки входного сигнала и, соответственно, несколько устройств преобразования.
Причина состоит в том, что описанная выше конструкция датчика давления по своему принципу работы имеет характеристику преобразования, которая зависит и от воспринимаемого давления, и от значения температуры окружающей среды. Поэтому для формирования выходного сигнала и компенсации температурного влияния нормирующий преобразователь имеет в своем составе, как минимум, три устройства: во-первых, преобразователь выходного сигнала сенсора давления (тензопреобразователя), во-вторых, измеритель температуры сенсора и, в-третьих, функциональный преобразователь, обеспечивающий коррекцию выходного сигнала преобразователя давления в зависимости от измеренного значения температуры тензопреобразователя.
Выходное напряжение нормирующих преобразователей поступает на аналого-цифровые преобразователи АЦП, которые формируют цифровой сигнал, функционально связанный с измеряемым параметром. Для хранения и визуализации получаемых результатов измерения используются регистрирующие и показывающие устройства.

В дистанционных измерителях, к которым, в частности, относится кабельная скважинная аппаратура, дополнительно используются устройства связи, например, модуляторы-демодуляторы, устанавливаемые между передатчиком и приемником измерителя. В приведенном примере передатчиком является скважинный прибор, который проводит измерения и по линии связи ЛС (геофизическому кабелю) обменивается данными с приемником, установленном на устье скважины.
Приемник (наземный регистратор) принимает результат измерения, запоминает (регистрирует) его в блоке памяти, организует с ними обмен данными с внешними потребителями, визуализирует данные на экране.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*