SZL—702張力電路短節

摘要：近年來隨著小井眼特別是小井眼水平井的增多，在變密度測井時經常會遇到遇阻遇卡的現象，為了儀器在井下的安全運行j需要監測井下儀器的張力變化；SZS-701H變密度組合下井儀目前沒有張力測量功能，在測井時不能直觀地監測儀器的運行狀態，為此設計了基于應變片的2張力電路短節，組合SZL-701張力短節，共同實現張力測量功能。

關鍵詞：小井眼；應變片；張力

當儀器在井內運動時經常會遇到不同的力量作用，通過傳感器把它變換成與此力量成正比的電阻值，然后通過測量此電阻的阻值來測量儀器受力的大小，繼而為儀器在測井過程中的安全運行提供參考。

1、張力探頭

在鋼制的彈性體上，成對的在縱向和橫向上貼有R1，R2，R3，R4共4個電阻應變片，它們組成一個全橋式測量電路。如圖1所示，圖中C、D兩點接入直流激勵電壓Uo，A、B兩點為輸出端，工作時將輸出電壓信號USC。這種橋式測量電路，可以靈敏地測量極微小的電阻變化。當彈性體受物體的作用時，彈性體便產生彈性形變，粘在其表面的電阻應變片隨其同步地變形，因而改變了它們的電阻值。電阻應變片的長度L，截面積S，電阻率P均隨之發生變化。由于電阻應變片組成的橋式電路是平衡的，電阻應變片的電阻變化會引起電橋的不平衡，從而輸出電壓信號，該信號與所受的載荷成正比。

2、張力電路

張力傳感器位于SZL-701張力短節內，由SZL-702張力電路短節向張力傳

感器提供12V恒壓源。張力傳感器利用電橋原理，把貼在應變梁上的四個應變片結成橋路，當應變梁受力時，貼在應變梁上的應變片阻值將發生變化，電橋失去平衡，從而輸出一個與載荷力成正比的電信號，這個電信號接入到SZL-702張力電路短節進行放大、濾波處理。當載荷力從-ST-+5T變化時，張力傳感器輸出的電信號大約從-10mV-+10mV變化，經過放大濾波后大約從-5V-+5V變化，然后經過電源變壓器的中心抽頭和10#纜芯上傳到數控進行采集處理。

3、電路設計

SZL-702張力電路短節不帶保溫瓶，且需要達到175℃一個小時的目標，經過細致篩選后選用了西安秦原公司的QY0628模塊和TL081集成電路。

電源電路選用成熟的LH20-12電源模塊，輸出比較穩定且能夠達到所需的溫度指標。

測量電路做了兩級放大、兩級濾波。放大電路是由QY0628和TL081及其外圍的電阻電容組成；QY0628進行的約400倍的放大，且倍數是固定的，后面的TL081主要是調整整個電路具體的放大倍數，且使整個電路達到精確的500倍放大；后面用電阻電容搭建了一個Rc濾波器，把輸出中的交流干擾濾除；最后用了兩個穩壓二極管和一個電阻的組合來防止變密度換擋時的高壓信號對電路的沖擊。原理圖如圖2所示：

QY0628模塊內部是一個高性能的差動放大器，放大倍數內部固定為約400倍差動放大，通過調節跟隨器N4的輸入信號來調節整個電路的零點輸出信號，在電路輸入為零且輸出不為零時調節此調零信號，以達到吊零的目的。

4、結構設計

SZL-702張力電路短節用來配合SZL-701張力短節完成張力測量，要求的接口形式為SIT-701。

張力電路短節主要由上下蓋帽、電路鋼筒、電路骨架組成。儀器總長852mm，有效長度500mm。

電路骨架組裝分別有29芯插座、骨架組件、29芯插頭等組成，骨架組件上依次固定了變壓器和電路板，張力電源電路板和張力測量電路板背對背放置。

5、結論

溫度實驗數據表明：在技術性能、溫度性能方面該電路能滿足設計任務書指標的要求。儀器的最高工作壓力、拉斷力、接口形式，以及殼體材料的要求由結構設計來保證。