[发明专利]旋转模拟底部钻柱的动态力多参数测量系统

权利要求书

1.一种旋转模拟钻柱动态力多参数测量系统，其特征在于，该系统包括驱动装置、 近钻头动态力测量装置、转角测量装置、侧向力测量装置、远端主控装置、模拟底部钻柱 和传输电缆；所述的近钻头动态力测量装置由近钻头测力传感器、单片机采集终端、供电 模块、电源管理模块、无线模块A和报警单元组成；所述的转角测量装置由连接轴、夹具、 直齿齿轮码盘、霍尔效应齿轮传感器A、霍尔效应齿轮传感器B和驱动电路组成；所述的 侧向力测量装置由侧向力传感器A、侧向力传感器B、前置处理电路A和前置处理电路B 组成；所述的远端主控装置由工控机、数据采集卡和无线模块B组成；

各组成部件的连接关系为：模拟底部钻柱的一端与驱动装置相连，模拟底部钻柱的另 一端与近钻头测力传感器的一端相连，测力传感器的另一端被夹具锁紧，测力传感器的信 号输出端与单片机采集终端的信号输入端相连，单片机采集终端的信号输出端分别与无线 模块A和报警单元相连，供电模块的电源输出线分别与近钻头测力传感器、单片机采集终 端和无线模块A的电源端相连，电源管理模块的电压监视端与供电模块的电压输出端相 连，并且单片机采集终端与供电模块、电源管理模块、无线模块A和报警单元组合在一起 固定在测力传感器的外壳上；所述的直齿齿轮码盘固定在连接轴上，连接轴与夹具相连， 两个霍尔效应齿轮传感器A、B分别设置在直齿齿轮码盘两侧，两个霍尔效应齿轮传感器 A、B的信号输出端与驱动电路的信号输入端相连，驱动电路的信号输出端通过传输电缆 与远端主控装置中的数据采集卡相连；侧向力传感器A、B分别设置在距模拟底部钻头的 不同高度处，所述的模拟底部钻柱穿过侧向力传感器A、B的中心孔，侧向力传感器A、 B的信号输出端分别与前置处理电路A、B的信号输入端相连，前置处理电路A、B的信 号输出端通过传输电缆与远端主控装置中的数据采集卡相连；数据采集卡与工控机的其中 一个USB接口相连，无线模块B的信号端与工控机的串口相连，同时工控机通过另一个 USB接口与无线模块B的供电端相连。

2.如权利要求1所述系统，其特征在于，所述模拟底部钻柱由具有不同长度和横截 面积的钢制圆管和钢制管箍组成，模拟底部钻柱外罩有由有机玻璃管制成的模拟井筒。

3.如权利要求1所述系统，其特征在于，所述测力传感器由外壳及密封安装在该外 壳内依次连接成一整体的传感器卡盘、连接法兰、传感器部件和传感器卡柄构成，该传感 器部件由四个直应变梁构成，每个外侧贴附有的金属应变片作为敏感单元。

4.如权利要求1所述系统，其特征在于，所述的近钻头动态力测量装置中的单片机 采集终端与供电模块、电源管理模块、无线模块A和报警单元组合在一起固定在测力传感 器的外壳上，可与测力传感器同步旋转。

5.如权利要求1所述系统，其特征在于，在所述工控机内安装有仪器监测的主程序 及近钻头动态力测量子程序、转角脉冲测量子程序和距钻头不同高度处侧向力测量子程 序，该主程序循环调用所述各子程序，读取保存在数据存储寄存器中的近钻头处轴向力、 侧向力、扭矩和距钻头不同高度处侧向力及转速信息，并将动态力参数显示和存储。