美国Quartzdyne压力传感器电气介绍
Quartzdyne压力传感器用于许多与石油和天然气钻探相关的不同方面。MWD（随钻测量），PWD（随钻压力），DST（钻杆测试）和LWD（随钻测井）应用都将受益于石英的高精度。我们传感器的坚固特性在zui苛刻的环境中提供了高可靠性。我们石英传感器的*稳定性还通过减少校准和服务的频率来延长工具的正常运行时间。Quartzdyne生产的传感器主要用于监测海底应用。换能器是专门为这种环境开发的，蜡，沙子和水合物是一个问题。它采用隔膜替代波纹管隔离液，专门解决这些潜在污染物。海底传感器继续提供典型的石英压力响应，预计Quartzdyne会给您带来预期的可靠性和耐用性。  
Quartzdyne DS系列传感器在实验室中的主要用途是校准其他井下传感器和应变计/压阻式传感器。
Quartzdyne DS系列传感器被用作校准过程传感器的“内部压力标准”。它们也用于关键工艺参数的一些单点测量。
 两个Quartzdyne传感器可用于高稳定性差压测量。一个常见的应用是在实验室渗透率测量中测量岩石样品的压降。有较低成本的差压传感器，它们更常用于测量渗透率，但很容易证明更测量的成本效益。（虽然大多数渗透率测量使用DS系列传感器，但一些测试设计需要更高温度传感器。） 
必要时，DS系列传感器可以通过本地认证，以达到比Quartzdyne校准更好的性能水平。部分装置已通过英国NAMAS认证，在 10％FS至90％FS的范围内达到0.01％的读数。这些传感器已通过认证，可用作校准（0.03％FS）自重测试仪的传输标准。
DS传感器可提供5,000 psi，10,000 psi，20,000和30,000 psi的变化。  这些单位交付两组系数。范围从-40c到85c，实验室范围从0c到40c。
 

1.1介绍
本手册记录了石英频率输出压力传感器的电气接口。所有石英压力传感器包含三个石英晶体传感器元件。*个是敏感的。首先是暴露压力，第二种反应温度，第三种对两者的敏感性zui低。压力或温度。这些晶体被机械地安排以提供良好的热耦合。的石英传感元件提供高稳定性和极细的传感压力分辨率。风箱是用来保护的。来自工艺流体的压力晶体。一个电路为石英敏感元件和。耐腐蚀、高强度的合金外壳为每一个元件提供机械支撑和保护。各种机械配置可供选择。该电路由三个振荡器、两个混合器、缓冲电路和一个调节器组成。输出是2低。频率(10-100 kHz)传感器输出信号和高频率(7.2 MHz)参考信号。传感器必须
连接到频率计数器和电源。高频参考信号可用来计数。这两个低频信号使用的是“基于参照的”系数。或者，用户可以提供另一个。参考信号和使用“标准”系数。压力是利用两个低频信号来计算的。*的校正系数的传感器，和算法显示在本手册。温度也可能从频率计算。
 
1.2压力传感器设计
Quartzdyne厚度-剪切压力技术的重要优点是、*稳定，强度高，瞬态响应快。压力传感器是一个石英谐振器，它改变频率响应施加的压力。结晶石英是精密传感器的理想材料，因为它*有弹性。石英石石英压力的设计。传感器保留了单晶材料固有的可重复性能。石英压力传感器是一种厚壁、空心圆柱，具有封闭的末端。thickness-shear模式谐振器将空心圆柱的中心部分分开。外壁的流体压力使其流体静压。石英气缸，产生内压应力在谐振器。谐振器的频率发生变化。对内部压力的反应。

1.3压力测量系统设计理论。
换能器是将压力和温度的物理参数转换为物理参数的组件。输出信号频率。每个传感器组件包括石英压力传感器，温度传感器。晶体(用于数字温度补偿)和精密参考晶体。振荡器电路提供刺激。对石英元素，将其固有共振频率转换成电信号。参考水晶的频率与两个传感器的频率混合，使这些信号更容易计数和传输。它还提供了一个可在用户的频率计数器中使用的稳定时间基的传感器。对于一个完整的测量系统，客户必须提供功率、频率计数器、计算方法。来自测量频率和提供系数的压力，以及存储或传输方法。数据。数字换能器可从Quartzdyne获得，其中包括频率计数器和系数。存储。QCOM接口单元也可用来连接任何类型的传感器到PC(图3)。

1.4与石英传感器的电气连接。
用于石英频率输出压力传感器的几种电气连接选项。看到图4为pin-out分配。在要求高可靠性的应用中，焊接连接是。
连接器。5针1“通过，6针PEEK头和7针密封头设计。采用高熔点焊料直接焊接。在某些情况下，可以将安装的连接器删除2-4”电线，可以直接焊接到客户的电路中。表1显示了单位的标准线颜色。
 

美国Quartzdyne压力传感器电气介绍
2性能
2.1波纹管和膜片
换能器可以安装风箱或隔膜，隔离和保护压力晶体。被测液体。风箱对压力读数的影响很小，但必须得到补偿。校准。对波纹管或隔膜的去除或物理损伤将改变压力响应。需要重新校准传感器。虽然风箱是在真空中填满油的，但它已经被*地脱气了，但它有可能是小的。气体可能被困在风箱内。通常这种气体会溶解在油中，没有。可测量的对压力性能的影响。在环境压力下，一些气体可能会被驱动。由于解决方案暂时导致风箱膨胀，导致压力读数高达10psi。环境的压力。一旦施加压力，该装置将恢复正常压力读数。Quartzdyne有波纹管的压力传感器的精度仅超过200 psia。

2.2 ASIC启动电路
石英谐振器表面的任何污染物或缺陷都会导致其阻抗增加。通常情况下,阻抗的增加将取决于晶体驱动器的水平，并且通常在较低的驱动器水平。这这种现象在业内被称为驱动级灵敏度(DLS)，它会导致晶体振荡器无法启动。当电力供应。我们尽一切努力确保石英表中包含的晶体压力。换能器不存在这样的缺陷，很有可能污染物会在反应中移动。有经验的。随着ASIC振荡器的引入我们的混合电路(2007年9月)，一个启动特性被添加。该特性在启动阶段对晶体的驱动级别增加，以克服任何问题。有可能的DLS，然后在稳定振荡的情况下返回。这大大降低了机会。DLS晶体会导致场故障。在许多情况下，过量的驱动实际上会移动有问题的污染物。到一个不再影响性能的领域。一种可能的，但罕见的副作用是，如果晶体不能逐渐增加高阻抗，那就不是。与DLS相关的，它可能达到启动特性反复参与和分离的一个点。这将是在压力和/或温度测量中被视为异常高的抖动。如果阻抗继续。增加，抖动将停止，因为启动特性保持充分，并且zui终振荡器将平行线。NonASIC在这些症状出现之前，电路就已经是平的了。

2.3频率随压力和温度变化。
在数据表上显示了各种传感器的额定压力和温度。各自的产品。图5通过图8描述了两个输出频率的典型变化。具有压力和温度变化的QU20K传感器的信号。图5显示了名义上的变化。温度传感器的频率。所有的温度传感器都显示出非常相似的灵敏度，但是频率。25°C会有所不同从单位到单位。图6显示了随变化的压力信号频率的变化。压力和温度。注意，温度的变化会产生零和跨度的变化。图6所示的数据重新绘制在图7中，以进行额外的检查。在图7中，压力频率。在各种压力下，数据被绘制成与温度的对比。这些数据也被至少标准化了。频率使温度灵敏度可以更清晰地观察到。注意温度敏感性。在环境压力下为正，但在全尺寸压力下为负，在较高时为零敏感点。温度随着压力的增加而增加。压力传感器的设计是为了减少井下工作中的瞬时误差。人们已经注意到了。在压力和温度晶体之间提供良好的热耦合。在瞬态条件下(温度坡度，或大的压力台阶)，一个小的温差是可能的。图8显示了这个名称。压力传感器的灵敏度，由于温度的差异，可能发生在一个短暂的状态。如果传感器用于典型的井下压力和温度范围，灵敏度在0到10之间。psi /C,瞬态错误会很小。反之，如果在的高温下使用，或高压-低温，瞬态误差将更加显著。详见我们的。暂态报告比较各种压力传感器配置的性能。