传感器接口部分传感器接口部分.doc

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传感器接口部分传感器接口部分

目 录 第一章 传感器系统 2 第一节 概述 2 第二节 传感器分类 2 第三节 传感器介绍 5 第四节 传感器参数应用 32 第二章 Device Net (CAN Open)现场总线 32 第一节 现场总线的组成及连接 32 第二节 Device Net(CAN Open)总线型传感器的分类 32 第三节 CAN适配卡、总线电源 35 第四节 CAN总线系统接线表 36 第五节 CAN总线型传感器系统现场使用要点 38 第六节 总线接插件防护等级 39 第七节 CAN节点保险丝问题 39 第八节 注意事项 39 第九节 CAN节点保险丝更换说明 40 第三章 传感器接口故障快速排查 44 第一节 传感器测量的基本过程 44 第二节 传感器信号传输方式: 44 第三节 电信号的传输过程 45 第四节 数字量传感器传输方式 48 第五节 传感器接口故障部位快速排查 49 第六节 CAN总线接口系统 52 第一章 传感器系统 第一节 概述 传感器是能感受规定的被测量(物理量,化学量,生物量等),并按照一定的规律 转换成可用输出信号(通常的电量)的器件或装置。输出信号有不同的形式,如电压、 电流、脉冲、频率等,以满足信号的传输、处理、记录、显示和控制的要求。 在自动检测与控制系统中,传感器处于系统之首,其作用相当于人的五官,直接感 应外界信息。因此传感器能否正确感受信息并将其按规律转换 为所需信号,对系统质量起决定性的作用。自动化程度越高,系统对传感器的依赖性越大。各个传感器除有上述 基本要求外,因为使用环境恶劣,对于传感器的可靠性有着更高的要求。 第二节 传感器分类 传感器的分类有许多种方法。可以按被测量来分,也可以按输出量来分,还可以按 工作原理来分。如何分可根据具体的场合和兴趣点来确定。 综合录井仪配接传感器很多,从使用者的角度来看,感兴趣的是被测量本身。按被测量来分类传感器,如表所示: 传感器种类 测量参数 压力 大钩负荷 立管压力 套管压力 扭矩 碳酸盐 温度 入出口温度 电导率 入出口电导率 密度 入出口密度 液位(体积) 1 到 4 号体积 化学 硫化氢 流量 出口流量 脉冲 大钩高度 1~3 号泵冲 转盘转速 从仪器构造的角度来看,习惯上以输出量来区分,即分为模拟量传感器和数字量传感器。综合录井仪所配接的传感器,除了大钩高度、泵冲和转盘转速是数字量传感器外, 其他参量所用传感器都是模拟量传感器。 传感器性能描述 传感器的性能描述是以技术指标的形式表示的,它既是衡量传感器质量好坏的重要 标准,也是系统检验(或校验)的理论基础。 一般来说,传感器的特性可以从静态特性和动态特性两个方面来描述。所谓静态特性,是指传感器在稳定信号的作用下所表现的输入—输出关系,例如线性度、精度等指 标。所谓动态特性,是指传感器在随时间变化的信号作用下传感器的输入特性,例如响 应时间等指标。由于钻井工程的特殊性,综合录井仪所配传感器测量系统主要关心量程、 精度、分辩率、稳定性和响应时间,下面分别加以介绍。 量程 量程 是指传感器预期被测量值的范围,有时又称测量范围。一般用传感器允许测量的上下极限值来表示,其中上极限值又称为满量程值(F.S.)。 例如,大钩负荷传感器的测量范围是 0~5 MPa (0~4000KN)。 精度 精度又称精确度,表示测量结果与被测量“真值”的接近程度。精度一般在校验或标定的过程中来确定,此时“真值”要靠其它更精度的仪器或工作基准来给出。精度可以用极限误差来表示,也可以用“极限误差”与满量程之比按百 分比数给出 即:精度 = 极限误差/ F.S. * 100% 精度规定了测量时最大的容许误差,因为测量的各个环节均会引入误差,在选择传 感器时其本身的精度要高于综合录井仪部颁标准所规定的指标,以保证整个测量的精 度。 有些时候以“误差”代替“精度”指标来规定对精度的要求。 分辩率 分辩率指传器所能探测的最小的输入增量。例如当钻井液入口密度由原值 1.12 g/cm3 增加 0.004 即增加到 1.124 g/cm3 时,系统检测不到变化。只有当变量增加到 0.01 g/cm3 时系统才能够测量出这种变化。即密度测量的分辩率是0.01g/cm3。分辩率反映 了测量系统对输入的敏感程度。 稳定性 稳定性表示传感器在一个较长的时间内保持其性能参数的能力。稳定性有两个方面的内容,其一是指外加条件不变的情况下,经过一段时间输出的变化,通常用时间零漂 表示。另一方面指外加条件变化(主要是环境温度)时,输出的变化,通常用温漂表示。 因为综合录井仪使用环境条件的特殊性,温漂是非常主要的指标之一。 响应时间 响应时间是指从输入量开

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