壓力轉換函數可以根據壓力計規格、校準數據及質量控制測試結果來確定。一般的壓力計模型包括下列特性參數:r1=短期漂移(小于24hr),MPa;r2=長期漂移(大于24hr),MPa;r3=溫度梯度引起的壓力誤差,MPa;r4=壓力測試噪聲誤差,MPa。
可用下面的方程來模擬給定壓力和溫度步長下的壓力計響應:
![f.JPG](/uploads/allimg/110519/09342424F-5.jpg)
rr為壓力計總響應壓力值,MPa;t0為響應初始時間,hr;△t為壓力變化時間增量,hr。
實際壓力計計算模型針對實際溫度壓力的不同變化趨勢,設計了各自不同的特定分段擬合方式,并通過Matlab仿真工具取得了很好的效果,具體仿真結果如下:
![d.JPG](/uploads/allimg/110519/0934241A4-6.jpg)
從圖5所示可以看出,壓力.計輸出溫度數據較為準確地表現了實際情況,且采用的溫度計算模型方法所得出的溫度值具有很高的精度。
圖6壓力數據仿真圖
![h.JPG](/uploads/allimg/110519/0934242461-7.jpg)
從圖6顯示數據對比可以看出,壓力計溫漂引起的壓力誤差得到了補償,壓力計算模型所得值和實際外界條件值基本吻合。
3.2 壓力計實際設計
電子壓力計是一類比較有特點的測量系統,實際上它屬于信號采集系統,其輸入是壓力溫度模擬信號,輸出則是量化后的數字量。實際模塊大致可分為三塊:模擬部分、數字部分和電源管理部分。大致框圖如下:
![i.JPG](/uploads/allimg/110519/093424JM-8.jpg)
其中模擬電路部分的主要功能為經低通濾波處理濾除經電纜傳輸后壓力計信號中的高頻分量,并將模擬信號進行數字化處理。
數字電路部分考慮到長線傳輸的系統頻帶限制,及壓力計信號輸出采用的部分響應基帶傳輸方式,所以原始信號需經過硬件電路處理恢復出數據信號供主處理器處理。
數字信號首先經過去除毛刺后分成兩路,一路未進行任何處理,另一路經過由兩片FIFO寄存器和一片移位寄存器構成的移位電路,經過精確位移的信號與原信號進行異或操作,恢復出數據信號,再經過濾波處理然后直接送給主處理器進行相關處理,并在指定端口處發送出去。該電路中配備一定頻率的振蕩器,經分頻后作為隊列寄存器和移位寄存器的驅動時鐘信號。
電源管理模塊提供了系統各個模塊所需的工作電壓,并具有高溫保護功能,當溫度過高時電源自動斷電,并在掉電時將濾波電路的反饋回路切斷,當溫度降低時可自動恢復工作,實現對濾波電路的溫度控制。
壓力計控制系統采用一套完備的壓力計管理通信協議集,規定了數據的具體格式,包括幀分類方式、幀長度判定格式、幀數據意義定位等。該套通信協議集支撐了整個系統穩定可靠地工作,充分滿足了井上井下交互通信及實際油井測試工作的需要。
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