[發明專利]基于加速度測量的游梁式抽油機光桿位移傳感器及方法

有效

• 申請號: 201611200150.2
• 申請日: 2016-12-22
• 公開（公告）號: CN106767617B
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發明（設計）人: 陳曦;楊鵬飛;黨斐;閆淵
• 申請（專利權）人: 陳曦
• 主分類號: G01B21/02
• 分類號: G01B21/02
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

1.一種基于加速度測量的游梁式抽油機光桿位移傳感器，其特征在于：包括空心外殼(1)，粘結在外殼(1)內底面的第一x方向加速度計(2)，與所述第一x方向加速度計(2)粘結在所述外殼(1)內底面同一點的第一y方向加速度計(3)，粘結在外殼(1)內底面的第二x方向加速度計(4)，與所述第二x方向加速度計(4)粘結在所述外殼(1)內底面同一點的第二y方向加速度計(5)，和粘結在外殼(1)的四周及底部外表面的磁鐵(6)；

若以空心外殼(1)的左下角為坐標原點，所述第二x方向加速度計(4)和第二y方向加速度計(5)的粘結點的x、y坐標值要分別大于所述第一x方向加速度計(2)和第一y方向加速度計(3)的粘結點的x、y坐標值；所述磁鐵(6)使所述傳感器在x、y和z方向分別吸附固定在抽油機游梁上。

2.權利要求1所述的一種基于加速度測量的游梁式抽油機光桿位移傳感器的位移測量方法，其特征在于：所述第一x方向加速度計(2)、第一y方向加速度計(3)、第二x方向加速度計(4)和第二y方向加速度計(5)用于測量所述抽油機光桿位移，將所述第一x方向加速度計(2)和第二x方向加速度計(4)的粘結點分別記為E和F，將上述加速度計的測量結果分別記為a_Ex，a_Ey，a_Fx和a_Fy，以空心外殼(1)的左下角為坐標原點,粘結點E與F沿著x軸和y軸的距離分別記為d_x和d_y，則所述抽油機游梁轉動的角加速度β和角速度ω為：

由上式計算得到的角加速度β是有符號的，當計算結果為正表示角加速度方向為逆時針，當計算結果為負表示角加速度方向為順時針；由上式計算得到的角速度ω是沒有符號的，只能表示大小，角速度的符號由以下公式確定，符號的含義與角加速度的相同：

其中，t表示當前時刻，t-1表示上一時刻，Δt表示時間間隔，m₁表示一個取值為0或1的變量；

將游梁式抽油機的光桿軸線與所述傳感器安裝點的距離記為R，則游梁式抽油機的光桿位移為：

其中，φ₀表示抽油機游梁的初始位置對應的初始相位。

3.根據權利要求2所述的位移測量方法，其特征在于：所述基于加速度測量的游梁式抽油機光桿位移傳感器通過所述磁鐵(6)吸附安裝在抽油機游梁上的直三面角結構處，所謂直三面角結構就是三個平面垂直相交的結構，一般游梁式抽油機的游梁上都有多個這樣的直三面角結構，它們都能夠用于安裝所述傳感器，安裝所述傳感器時應使抽油機游梁的轉動軸線與所述傳感器的z軸平行。

4.根據權利要求2所述的位移測量方法，其特征在于：所述基于加速度測量的游梁式抽油機光桿位移傳感器在空間內有一定的可測量范圍，若以空心外殼(1)的左下角為坐標原點，該范圍要求所述游梁的轉動中心的x坐標小于第一x方向加速度計(2)的x坐標或大于第二x方向加速度計(4)的x坐標，且所述游梁的轉動中心的y坐標小于第一y方向加速度計(3)的y坐標或大于第二y方向加速度計(4)的y坐標，安裝所述傳感器時要保證所述游梁的轉動中心位于所述傳感器的可測量區域內。