摘 要：本系統(tǒng)用于油田測井過程中，對電纜所受的張力、油井的深度及電纜下井速度等參數(shù)的測量。重點闡述了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理。同時，對測力傳感器、測深編碼器、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計及軟件流程也做了介紹。該系統(tǒng)精度高、體積小、工作穩(wěn)定。既能實時測量所測參數(shù)，又兼具“黑匣子”功能，能對數(shù)據(jù)進行24小時以內(nèi)的記錄，為事故分析提供可靠的依據(jù)，具有較高的工程應(yīng)用價值?？捎门c所有測負荷，測長度，測速度的場合。
　　關(guān)鍵詞：應(yīng)變傳感器，光電編碼器，DSP，CPLD，I2C總線
　　1 引言
　　在油田測井過程中，地面操作人員需要知道油井的深度、電纜下井速度及電纜所承載的負荷。只有及時準確地掌握這些數(shù)據(jù)，才能使測井工作順利進行，以保證測井過程安全可靠。因此，我們開發(fā)了基于DSP的張力、深度、速度測量系統(tǒng)。該系統(tǒng)準確度高，可靠性強，處理速度快，是地面操作人員理想的監(jiān)測工具。
　　2 應(yīng)變傳感器及光電編碼器
　　2.1 應(yīng)變傳感器
　　電纜所受張力使應(yīng)變傳感器產(chǎn)生機械變形，傳感器將機械變形轉(zhuǎn)化為電信號輸出，從而測得張力。
　　。工作電壓：直流１２V
　　。輸出范圍：０～１２mV
　　。輸出靈敏度：１mv/v
　　2.2 光電編碼器
　　將光電編碼器的轉(zhuǎn)軸同軸地固定在周長已知的量輪的圓心上，當量輪轉(zhuǎn)動時編碼器同步轉(zhuǎn)動并輸出脈沖信號。這樣，一定的長度便對應(yīng)一定數(shù)量的脈沖信號，通過計算脈沖信號便可換算出深度值。對單位時間的深度值采樣便得到速度值。
　　。工作電壓：直流5V
　　。工作電流：40mA
　　。脈沖類型：兩路正交的脈沖信號，通過邏輯電路可完成對光電編碼器轉(zhuǎn)動方向的識別和對深度脈沖的輸出。
　　3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理
　　將應(yīng)變傳感器產(chǎn)生的毫伏信號輸入到放大器進行放大，然后送入A/D轉(zhuǎn)換器進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成處二進制序列后送入DSP處理。為保證A/D轉(zhuǎn)換的可靠性，采用V/F器件LM331實現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換，將電壓信號轉(zhuǎn)換為頻率信號。此器件可靠性高，占用資源少。
　　由光電編碼器產(chǎn)生的兩路正交信號輸入到CPLD，經(jīng)處理后，產(chǎn)生兩路信號。一路為辨向脈沖，用于識別光電編碼器的轉(zhuǎn)動方向。另一路為計數(shù)脈沖，用于完成深度參數(shù)的換算。兩路脈沖均輸入到DSP。見圖1。