【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及角速度传感器，具体涉及一种用于螺杆泵抽油机的偏心距可消除的角速度传感器。
技术介绍
1、螺杆泵抽油机是目前国内油田大范围使用的一种抽油机，螺杆泵通过往复旋转形成周期性的密闭空腔，介质在吸入端压差的作用下被吸入，随着转子的转动逐渐通过各个密封腔室，不断被推挤至排出端。因此，实时监控螺杆泵的旋转情况，形成油田内部“物联网”，对于石油工业具有重要的经济意义。但是由于目前已有的角速度传感设备一般难以安装，无法适应露天油井的恶劣工作环境，难以在油田大范围应用，此外，由于安装环境与安装技术的限制，传统的角速度传感器在安装过程中容易引入偏心误差，无法消除的偏心误差会影响角速度测量读数。
2、因此，研发一种可以测量并消除安装偏心距的角速度传感器，对于石油工业的发展具有重要价值。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种用于螺杆泵抽油机的偏心距可消除的角速度传感器，通过使用三个按照特定角度分布的惯性式传感器，借助惠斯顿电桥与相关计算，可以在测量螺杆泵抽油机的螺杆角速度的同时测量由于安装不当导致的偏心距，从而指导技术人员修正安装位置以消除偏心距。
2、为达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：
3、一种用于螺杆泵抽油机的偏心距可消除的角速度传感器，该偏心距可消除的角速度传感器包括开口基座1，设置在开口基座1上的三个惯性式传感器，密封三个惯性式传感器的传感器密封盖；所述三个惯性式传感器分别为第一传感器2-1、第
4、该角速度传感器安装在螺杆泵抽油机的螺杆上，具体安装方式为，先将角速度传感器置于螺杆泵抽油机的螺杆旋转平台上，将螺杆从开口基座1中间的u型开口中穿过，再使用螺钉将开口基座1与螺杆旋转平台拧紧固定；
5、若安装位置不当导致实际旋转中心偏离了设计旋转中心，则通过敏感梁上的应变片形成的惠斯顿电桥测得离心力与偏心力引起的变形电压经过计算消除偏心的影响并计算得到待测旋转螺杆的角速度，同时测得实际旋转中心与设计设计旋转中心之间的偏心距。
6、优选的，所述开口基座1的材质为铸铁，强度大。
7、所述角速度传感器测量偏心距的方法如下：
8、考虑发生如下的偏心转动：以设定旋转中心为坐标原点，偏心旋转中心坐标为(x，y)，此时开口基座1的旋转角速度为ω，第一传感器2-1到偏心旋转中心距离为r1，r1与y轴夹角为θ1，第二传感器2-2到偏心旋转中心距离为r2，r2与x轴夹角为θ2，第三传感器2-3到偏心旋转中心距离为r3，r3与y轴夹角为θ3；考虑第一传感器2-1的受力情况：第一传感器2-1受到向心加速度an与偏心加速度aτ共同作用，其中：
9、an＝ω2r1cos(θ1)
10、aτ＝ω2r1sin(θ1)
11、针对第一传感器2-1，将其第一敏感梁7-1根部粘贴的四个应变片分别连接为第一惠斯顿电桥6-1与第二惠斯顿电桥6-2，根据材料力学可知：
12、第一应变片3-1产生的应变为
13、第二应变片3-2产生的应变为
14、第三应变片3-3产生的应变为
15、第四应变片3-4产生的应变为
16、其中εn为第一敏感梁7-1在向心力作用下发生的轴向应变，ετ为第一敏感梁7-1在向心力作用下发生的切向应变，m为第一敏感梁7-1的等效质量质量，l为第一敏感梁7-1的长度，w为第一敏感梁7-1的抗弯截面系数，a为第一敏感梁7-1截面积，e为第一敏感梁7-1弹性模量，an为第一传感器2-1所受法向加速度，aτ为第一传感器2-1所受切向加速度；
17、由第一惠斯顿电桥6-1输出的电压信号由第二惠斯顿电桥6-2输出的电压信号其中k为第一传感器敏感系数；
18、则求得夹角同理，求得
19、
20、
21、由几何关系可知：
22、
23、x＝r1sin(-θ1)
24、
25、y＝r2sin(-θ2)
26、
27、x＝r3sin(-θ3)
28、联立以上方程得到:
29、
30、
31、
32、其中，d为第一传感器2-1与第三传感器2-3中心之间的间距；其中θ1由第一传感器2-1及与之相连的第一惠斯顿电桥6-1、第二惠斯顿电桥6-2通过计算求得，θ2可以由第二传感器2-2及与之相连的第三惠斯顿电桥6-3、第四惠斯顿电桥6-4通过计算求得，θ2由第三传感器2-3及与之相连的第五惠斯顿电桥6-5、第六惠斯顿电桥6-6通过计算求得；该方程组是关于(x,y)的超定方程组，联立任意两方程即能求解得到偏心旋转中心坐标(x,y)，因此使用加权联立方程的方式求解该方程组：
33、联立方程
34、
35、
36、计算得到
37、
38、
39、联立方程
40、
41、
42、计算得到
43、
44、
45、对两次联立方程的结果取平均：
46、
47、
48、若在实际使用过程中一个传感器失灵，则不再采用此传感器的输出信号参与偏心距计算，若第三传感器失灵，则计算得到的偏心旋转中心坐标(x,y)为：
49、
50、
51、从而确定了偏心旋转中心位置，即测得了偏心距。...
【技术保护点】
1.一种用于螺杆泵抽油机的偏心距可消除的角速度传感器，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种用于螺杆泵抽油机的偏心距可消除的角速度传感器，其特征在于：所述开口基座(1)的材质为铸铁。
3.根据权利要求1所述的一种用于螺杆泵抽油机的偏心距可消除的角速度传感器，其特征在于：所述角速度传感器测量偏心距的方法如下：
4.根据权利要求3所述的一种用于螺杆泵抽油机的偏心距可消除的角速度传感器，其特征在于：所述角速度传感器的角速度测算方法如下：
【技术特征摘要】
1.一种用于螺杆泵抽油机的偏心距可消除的角速度传感器，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种用于螺杆泵抽油机的偏心距可消除的角速度传感器，其特征在于：所述开口基座(1)的材质为铸铁。
3.根据权利要求1所述的一...
【专利技术属性】
技术研发人员：王崇，李一凡，李言彧，徐明龙，刘子顺，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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