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一种井下抽油杆受力特性测量装置，包含测量短节[1]、环形密封圈[2]、应变片阵列[3]和微电控制系统[4]；所述的测量短节[1]为空腔型构件，两端有螺纹及密封槽，用于与抽油杆连接并形成密封测量环境，短节[1]与抽油杆形成可靠连接后，其所受的轴向力、径向力和弯矩直接传递给测量短节[1]，这样测量短节[1]完全复制了与它临近的抽油杆受力状况，同时在其内部又提供了适合存放小型测量部件的空腔，空腔内贴应变片和放置微电控制系统[4]，解决了抽油杆力学测量装置的存放与防护问题；测量短节[1]内壁轴向中部位置使用120目的砂纸沿与短节轴向呈45°相交叉的方向打磨，磨出轴向长度为1cm的环形粗糙带用于贴应变片阵列[3]，其余部位涂隔热涂层材料，给微电控制系统[4]提供稳定的恒温、恒湿测量环境；为了使应变片能敏感地感受短节受力的变形，短节的材料选取高弹性弹簧钢；一个环形密封圈[2]，其截面为椭圆形，材料为HNBR氢化丁腈橡胶，安装于测量短节[1]的密封槽内，为抽油杆与测量短节[1]的连接部分提供可靠的密封，阻止在高温、高压和连续振动条件下油井中的油液混合物进入到测量短节[1]内部空腔，为测量装置提供一个与外界隔离的测量环境；一个微电控制系统[4]，位于测量短节[1]的空腔内，由FPGA控制器[401]、电源控制电路[402]、大容量高温蓄电池[403]、大容量FLASH存储器[404]、数据通讯接口[405]、信号调理电路[408]和温补桥式电路[409]组成；微电控制系统[4]为测量装置的中枢神经，其依据井下抽油杆数据变化情况，调节测量装置的数据采集频率，协调数据存储、负责系统供电、外界的数据交换以及数据处理；本装置的特征在于：一个应变片阵列[3]，由40片应变片组成16组，贴于测量短节[1]轴向中间部位的内部空腔，这些应变片依据贴片方位与位置的不同进行优化组合，形成8组测量桥路，其中SG1、SG5、SG9和SG13组合成桥式电路，用于测量弯矩Mx和My；SG2、SG6、SG10和SG14组合，用于测量所受径向力；SG4、SG8、SG12和SG16组合，用于测量轴向力；SG3、SG7、SG11和SG15组合，用于测量弯矩Mz，精确测量抽油杆工作时所承受的6个力学分量的大小。 |
