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加速度信號(hào)調(diào)理電路
示功圖測(cè)試儀的位移和沖程是通過(guò)加速度雙重積分得到的，考慮到油桿上下周期性運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，將一個(gè)周期加速度測(cè)量值減去其平均值，令邊界條件為零，對(duì)修正后的加速度積分得到速度；令邊界條件為零，對(duì)修正后的速度積分得到?jīng)_程[2]。

由于必須對(duì)原始加速度信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的濾波處理，去除邊界的雙重積分算法較復(fù)雜，......

示功儀加速度在兩次去除邊界積分后并不能得到準(zhǔn)確的沖程，往往對(duì)于同一口井會(huì)得出兩個(gè)差異很大的沖程。

因?yàn)榧铀俣攘康碾妷盒盘?hào)很小，3V供電系統(tǒng)造成加速度與電壓的比例系數(shù)很小(0.56V/g)，MCU采集加速度電壓信號(hào)受干擾嚴(yán)重。所以必須對(duì)采集的加速度信號(hào)進(jìn)行合適的濾波后再雙重積分得到?jīng)_程。

首先，將采集到一個(gè)周期的加速度的數(shù)據(jù)存放在RAM中，對(duì)加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行奇異值的濾除；然后對(duì)加速度量進(jìn)行3次7點(diǎn)平滑窗濾波，最大限度地將噪聲信號(hào)濾除；最后，應(yīng)用周期去邊界的雙重積分得到各點(diǎn)的位移值.

加速度信號(hào)的復(fù)合濾波方法

示功儀采用加速度信號(hào)進(jìn)行雙重積分算法得到位移和沖程，但是，加速度信號(hào)由于電源紋波和信號(hào)干擾的影響引起波形的微小畸變，經(jīng)過(guò)雙重積分后沖程累積誤差增大。
......

改進(jìn)的滑動(dòng)濾波法
傳統(tǒng)的滑動(dòng)平滑濾波只采樣一次，將這一次采樣值與過(guò)去若干次采樣值一起求平均，若取N 個(gè)采樣值求平均，RAM中必須開(kāi)辟N 個(gè)數(shù)據(jù)的暫存區(qū)。
由于沖次(1分鐘內(nèi)抽油機(jī)上下往返的次數(shù))通過(guò)判斷加速度的兩個(gè)最高點(diǎn)的計(jì)算得出(兩個(gè)最高點(diǎn)之間的點(diǎn)數(shù)乘以采樣周期50ms得到抽油機(jī)運(yùn)行周期，沖次=60/周期)。使用傳統(tǒng)的滑動(dòng)濾波方法最高點(diǎn)的誤判率高，難以得出準(zhǔn)確的周期。本文采用了一種改進(jìn)的滑動(dòng)濾波方法，很好的解決了以上問(wèn)題。
選用MSP430F1611(10K RAM)定義1800大小浮點(diǎn)數(shù)數(shù)組用來(lái)存儲(chǔ)90s的加速度原始信號(hào)。

經(jīng)過(guò)3次滑動(dòng)平滑濾波，公式如下：
3點(diǎn)滑動(dòng)塊： ? ? ? ??(1≤K≤N-1)

7點(diǎn)滑動(dòng)塊：? ? ?(3≤K≤N-3)

式中：XK 表示第K 次采集的加速度數(shù)據(jù)；N 表示采集數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)；K 表示當(dāng)前加速度信號(hào)的序號(hào)。

??

加速度雙重積分算法

示功圖測(cè)試儀利用加速度信號(hào)間接得到位移和沖程信息。得到加速度的測(cè)量值后，要計(jì)算抽油桿運(yùn)動(dòng)的相對(duì)位移還必須解決兩個(gè)問(wèn)題：加速度的零點(diǎn)校正和積分求速度時(shí)邊界條件的確定。因只需得到抽油桿運(yùn)動(dòng)的相對(duì)位移，由速度積分求位移時(shí)，可將邊界條件置為零。
經(jīng)過(guò)理論上的綜合推導(dǎo)，由加速度求位移或沖程的算法可簡(jiǎn)要表述為：
(1)將一個(gè)周期內(nèi)加速度的測(cè)量值減去其平均值，令邊界條件為零，對(duì)修正后的加速度積分(在MSP430中采用數(shù)值積分)得到速度；
(2)將所求的速度減去其平均值，令邊界條件為零，對(duì)修正后的速度積分(在MSP430中采用數(shù)值積分)，即得到相對(duì)位移或沖程。

針對(duì)游梁式抽油機(jī)和皮帶式抽油機(jī)兩種不同類型的抽油機(jī)井型，先后進(jìn)行了多次現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量和數(shù)據(jù)分析，以沖程測(cè)量為例的數(shù)據(jù)與分析如表1所示。游梁式抽油機(jī)屬于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為抽油桿上下運(yùn)動(dòng)，往復(fù)一次的運(yùn)動(dòng)規(guī)律接近正弦波變化，且沖程較短；皮帶式抽油機(jī)直接驅(qū)動(dòng)抽油桿上下運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)規(guī)律接近矩形波變化，且沖程較長(zhǎng)。

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果表明，本文研究的位移或沖程測(cè)量技術(shù)適用于沖程從2.1m~5m，沖次從0.8沖~5沖的不同抽油機(jī)井型，而且具有較高的測(cè)量精度；但是，對(duì)于沖次<0.8沖的稠油井抽油機(jī)，測(cè)量誤差偏大。

轉(zhuǎn)載于:https://my.oschina.net/u/136923/blog/144692

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的电梯上下运行一个周期中的拉力和加速度变化的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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