一种动态非接触传输单元测试评价装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种动态非接触传输单元的测试评价装置，涉及石油钻井领域中无线电能传输装置技术领域。本发明专利技术的运动测试平台包括供电系统、功率分析仪、示波器、电子负载模拟器、位置与姿态运动平台、温度测试系统和控制系统。本发明专利技术井下非接触无线电能传输装置运动测试平台可以进行输入电压扰动与突变模拟，负载大小扰动与突变模拟，通过模拟电压扰动或突变，不同井下负载情况，检测无线供电设备的全方位输出特性。方位输出特性。方位输出特性。

【技术实现步骤摘要】
一种动态非接触传输单元测试评价装置


[0001]本专利技术涉及石油钻井领域中动态非接触传输单元
，尤其涉及石油钻井领域中无线电能/信号传输装置
，更具体地说，涉及一种动态非接触传输单元测试评价装置。

技术介绍

[0002]感应耦合电能传输(Inductive Coupled Power Transfer，简称ICPT)技术是一种新型的能量接入技术，由于其具有灵活，可靠，安全等特点，该技术在工业领域的有了许多成功的案例，展示了其广阔的应用前景。
[0003]在石油钻井工作中，高精度控制井下轨迹的旋转导向就意味着高精度的导向控制单元。对非接触无线电能传输装置的传输效率、传输功率、可靠性和安全性都有较高要求。然而，目前市场上对井下非接触无线电能传输装置运动测试仍几乎空白，没有一套完整的设备能够用于井下非接触无线电能传输装置性能的自动化测试，完全无法满足石油钻井领域对无线电能传输装置标准化测试的需求。

技术实现思路

[0004]为了克服上述现有技术中存在的缺陷和不足，本专利技术提供了一种动态非接触传输单元测试评价装置，本专利技术的专利技术目的在于提供一种动态非接触传输单元的测试评价装置，实现智能钻杆无线供电设备性能评估，通过模拟电压扰动或突变，不同井下负载情况，检测无线供电设备的全方位输出特性，主要包括：功率特性、效率特性、驱动特性、温升特性和动态特性等。本专利技术的测试评价装置包括供电系统、功率分析仪、示波器、电子负载模拟器、位置与姿态运动平台、温度测试系统和控制系统。本专利技术的动态非接触传输单元的测试评价装置可以进行输入电压扰动与突变模拟，负载大小扰动与突变模拟，通过模拟电压扰动或突变，不同井下负载情况，检测无线供电设备的全方位输出特性。
[0005]为了解决上述现有技术中存在的问题，本专利技术是通过下述技术方案实现的：一种动态非接触传输单元测试评价装置，包括供电系统、功率分析仪、示波器、电子负载模拟器、位置与姿态运动平台、温度测试系统和控制系统；所述位置与姿态运动平台包括用于放置原边耦合机构的里支撑机构和用于放置副边耦合机构的外支撑机构，外支撑机构套设在里支撑机构外；里支撑机构连接驱动其自身做旋转运动的旋转关节和驱动其自身沿其径向运行的径向关节；外支撑机构上设置有用于驱动外支撑机构进行轴向运动的伸缩关节，还连接有驱动其自身倾斜运动的倾斜关节；所述外支撑机构侧边装有测量原边耦合机构和副边耦合机构轴向位移的红外测距传感器；所述外支撑机构安装有用于测量外支撑机构倾斜角度的倾角传感器；所述供电系统分别为功率分析仪、示波器、控制系统、温度测试系统和位置与姿态运动平台供电；所述电子负载模拟器与外支撑机构上的副边耦合机构相连；控制系统用于接收示波器、功率分析仪、电子负载模拟器、位置与姿态运动平台和
温度测试系统传输的数据，并对接收到的数据进行处理和分析；且控制系统根据测试指令生成对应的驱动信号至位置与姿态运动平台，还生成对应的控制信号给供电系统，控制供电系统负载的供电电压及电流和电子负载模拟器的负载电压及电流。
[0006]所述旋转关节、径向关节、伸缩关节、倾斜关节和夹持机构的驱动件均采用伺服电机驱动。
[0007]所述控制系统包括计算机、伺服控制器、伺服驱动器、接口单元和电压电流采集单元，所述电压电流采集单元装配于内支撑机构上，用于采集原边耦合机构的输入电压和输入电流。
[0008]所述接口单元包括以太网接口、USB接口、串/并接口、无线通信模块和以太网转换模块；计算机通过以太网接口连接所述接口单元，以太网转换模块用于以太网接口与USB接口、无线通信模块和串/并接口的转换。
[0009]所述电压电流采集单元包括无线通信模块、电压采集模块、电流采集模块和存储器，电压采集模块采集原边耦合机构的输入电压数据，并存储在存储器中；电流采集模块采集原边耦合机构的输入电流，并存储在存储器中；所述无线通信模块用于将电压采集模块和电流采集模块采集到的数据无线传输至接口单元，由接口单元传输至计算机。
[0010]所述控制系统还包括数据采集与无线传输单元，所述数据采集与无线传输单元包括无线通信模块、标准协议转换模块、电压测量模块、电流测量模块、位置与姿态测量模块、温度测量模块和速度测量模块；所述电压测量模块用于测量原边耦合机构的输入电压或副边耦合机构的负载电压；所述电流测量模块用于测量原边耦合机构的输入电流或副边耦合机构的负载电流；所述位置与姿态测量模块用于采集位置与姿态运动平台中红外测距传感器和倾角传感器的数据；所述温度测量模块用于测量原边耦合机构和副边耦合机构的耦合温度；所述速度测量模块用于采集内支撑机构的转速；所述标准协议转换模块采集电压测量模块、电流测量模块、位置与姿态测量模块、温度测量模块和速度测量模块的数据，并将采集到的数据转换为统一格式，经无线通信模块传输至接口单元。将整个系统中不同测量单元的信号进行汇总和标准化，并以无线形式发送监控终端服务器。
[0011]所述里支撑机构包括原边耦合机构安装区和原边电路板安装区；外支撑机构内壁包括副边耦合机构安装区，外支撑机构上还设置有副边电路板安装区。
[0012]所述旋转关节包括旋转伺服电机和联轴器，旋转伺服电机通过其减速器和与联轴器一端相连，联轴器另一端与里支撑机构相连。
[0013]所述径向关节包括径向伺服电机、联轴器、蜗轮蜗杆组件，径向伺服电机通过其减速器连接联轴器，联轴器通过涡轮蜗杆组件连接里支撑机构，驱动里支撑机构径向运动。
[0014]所述伸缩关节包括轴向伺服电机、联轴器和丝杠，轴向伺服电机通过其减速器与联轴器相连，联轴器与丝杠相连，丝杠与外支撑机构相连，驱动外支撑机构轴向运动。
[0015]所述外支撑机构上还设置有用于夹持副边耦合机构的夹持机构。
[0016]所述夹持机构包括夹持伺服电机、夹持驱动齿轮和夹持从动齿轮，夹持驱动齿轮与夹持伺服电机相连，夹持从动齿轮与夹持驱动齿轮啮合，夹持从动齿轮上开设有若干夹持键槽，夹持键槽呈弧形设置，夹持键槽内设置有插销，夹持驱动齿轮带动夹持从动齿轮动作使得插销沿外支撑机构径向运动；实现副边耦合机构的夹持和松动。
[0017]所述里支撑机构内设置有用于固定原边耦合机构的顶伸机构。
[0018]所述顶伸机构包括顶伸伺服电机、顶伸驱动齿轮和顶伸从动齿轮，顶伸驱动齿轮与顶伸伺服电机相连，顶伸驱动齿轮与顶伸从动齿轮啮合，顶伸从动齿轮连接顶伸转盘，顶伸转盘上开设有若干顶伸键槽，若干顶伸杆沿顶伸转盘径向设置，且若干顶伸杆沿顶伸顶伸转盘圆周均匀布设，顶伸杆的一端配合装配在所述顶伸键槽内，顶伸驱动齿轮带动顶伸从动齿轮往复转动时，顶伸转盘随顶伸从动齿轮往复转动，顶伸杆在顶伸键槽的限位作用下做伸出或回缩的动作，以实现原边耦合机构的锁定和解锁。
[0019]与现有技术相比，本专利技术所带来的有益的技术效果表现在：1、本专利技术的动态非接触传输单元测试评价装置主要实现智能钻杆无线供电设备性能评估，通过模拟电压扰动或突变、不同井下负载情况，检测无线供电设备的全方位输出特性，主要包括：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种动态非接触传输单元测试评价装置，其特征在于：包括供电系统（1）、功率分析仪（2）、示波器（3）、电子负载模拟器（4）、位置与姿态运动平台（5）、温度测试系统（6）和控制系统（7）；所述位置与姿态运动平台（5）包括用于放置原边耦合机构的里支撑机构（8）和用于放置副边耦合机构的外支撑机构（9），外支撑机构（9）套设在里支撑机构（8）外；里支撑机构（8）连接驱动其自身做旋转运动的旋转关节（10）和驱动其自身沿其径向运行的径向关节（11）；外支撑机构（9）上设置有用于驱动外支撑机构（9）进行轴向运动的伸缩关节（12），还连接有驱动其自身倾斜运动的倾斜关节（13）；所述外支撑机构（9）侧边装有测量原边耦合机构和副边耦合机构轴向位移的红外测距传感器；所述外支撑机构（9）安装有用于测量外支撑机构（9）倾斜角度的倾角传感器；所述供电系统（1）分别为功率分析仪（2）、示波器（3）、控制系统（7）、温度测试系统（6）和位置与姿态运动平台（5）供电；所述电子负载模拟器（4）与外支撑机构（9）上的副边耦合机构相连；控制系统（7）用于接收示波器（3）、功率分析仪（2）、电子负载模拟器（4）、位置与姿态运动平台（5）和温度测试系统（6）传输的数据，并对接收到的数据进行处理和分析；且控制系统（7）根据测试指令生成对应的驱动信号至位置与姿态运动平台（5），还生成对应的控制信号给供电系统（1），控制供电系统（1）负载的供电电压及电流和电子负载模拟器（4）的负载电压及电流。2.如权利要求1所述的一种动态非接触传输单元测试评价装置，其特征在于：所述旋转关节（10）、径向关节（11）、伸缩关节（12）、倾斜关节（13）和夹持机构（37）的驱动件均采用伺服电机驱动。3.如权利要求1或2所述的一种动态非接触传输单元测试评价装置，其特征在于：所述控制系统（7）包括计算机（14）、伺服控制器（15）、伺服驱动器（16）、接口单元（17）和电压电流采集单元（18），所述电压电流采集单元（18）装配于内支撑机构上，用于采集原边耦合机构的输入电压和输入电流。4.如权利要求3所述的一种动态非接触传输单元测试评价装置，其特征在于：所述接口单元（17）包括以太网接口（19）、USB接口（20）、串/并接口（21）、无线通信模块（22）和以太网转换模块（23）；计算机（14）通过以太网接口（19）连接所述接口单元（17），以太网转换模块（23）用于以太网接口（19）与USB接口（20）、无线通信模块（22）和串/并接口（21）的转换。5.如权利要求3所述的一种动态非接触传输单元测试评价装置，其特征在于：所述电压电流采集单元（18）包括无线通信模块（22）、电压采集模块（24）、电流采集模块（25）和存储器（26），电压采集模块（24）采集原边耦合机构的输入电压数据，并存储在存储器（26）中；电流采集模块（25）采集原边耦合机构的输入电流，并存储在存储器（26）中；所述无线通信模块（22）用于将电压采集模块（24）和电流采集模块（25）采集到的数据无线传输至接口单元（17），由接口单元（17）传输至计算机（14）。6.如权利要求3所述的一种动态非接触传输单元测试评价装置，其特征在于：所述控制系统（7）还包括数据采集与无线传输单元，所述数据采集与无线传输单元包括无线通信模块（22）、标准协议转换模块（27）、电压测量模块（28）、电流测量模块（29）、位置与姿态测量模块（30）、温度测量模块（31）和速度测量模块（32）；所述电压测量模块（28）用于测量原边

【专利技术属性】
技术研发人员：李雷，白璟，陆灯云，张继川，谢意，李伟成，肖占朋，高林，陈科旭，黄崇君，董志刚，周杨，
申请(专利权)人：中国石油集团川庆钻探工程有限公司，
类型：发明
国别省市：