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经过理论上的综合推导,由加速度求位移或冲程的算法可简要表述为:
(1)将一个周期内加速度的测量值减去其平均值,令边界条件为零,对修正后的加速度积分(在MSP430中采用数值积分)得到速度;
(2)将所求的速度减去其平均值,令边界条件为零,对修正后的速度积分(在MSP430中采用数值积分),即得到相对位移或冲程。
现场试验数据分析
加速度传感器ADXL203在电路板上实际放置位置的偏差可以直接影响其输出信号的大小,本设计将ADXL203水平放置在电路板上。为验证ADXL203放置位置是否准确,分别在水平和垂直两种方式下测试了5次。测试结果表明,无论水平放置还是垂直放置,X,Y两轴的误差均小于0.5%。由此表明,在设计、焊接和安装过程中,ADXL203的位置非常准确,达到了去除边界双积分算法的具体精度要求。
针对游梁式抽油机和皮带式抽油机两种不同类型的抽油机井型,先后进行了多次现场测量和数据分析,以冲程测量为例的数据与分析如表1所示。游梁式抽油机属于旋转运动转化为抽油杆上下运动,往复一次的运动规律接近正弦波变化,且冲程较短;皮带式抽油机直接驱动抽油杆上下运动,运动规律接近矩形波变化,且冲程较长。
结语
现场试验结果表明,本文研究的位移或冲程测量技术适用于冲程从2.1m~5m,冲次从0.8冲~5冲的不同抽油机井型,而且具有较高的测量精度;但是,对于冲次<0.8冲的稠油井抽油机,测量误差偏大。