[发明专利]角位移传感器及其数据处理滤波方法

说明书

本发明提出了一种角位移传感器及其数据处理滤波方法，该角位移传感器包括：加速度芯片、硬件滤波处理电路和控制芯片；硬件滤波处理电路与加速度芯片连接，用于对原始加速度数据进行硬件滤波处理，得到硬件滤波处理后的加速度数据；控制芯片用于对硬件滤波处理后的加速度数据进行数据处理，然后根据处理后的加速度值计算出速度值，再根据速度值计算出角位移，然后由控制芯片将计算得到的角位移发送给远程数据终端RTU。本发明采用软硬件相结合的滤波处理方式，对杂波进行了很好的滤除，使计算结果更接近实际值，结合滤波算法各自的优缺点，按油田抽油机井运行的时间情况选择合适的算法对原始数据进行处理，计算结果更加精确。

技术领域

本发明涉及角位移传感器技术领域，特别涉及一种角位移传感器及其数据处理滤波方法。

背景技术

抽油机是开采石油的一种机器设备，俗称“磕头机”。抽油机是有杆抽油系统中最主要举升设备。计算和绘制油田抽油机示功图需要测出抽油机光杆的位移值和每一位移值的负荷值。

现有的测量方法是用位移传感器测出光杆的位移值。目前油田抽油机示功图测量中使用的位移传感器通常采用霍尔传感器和接近开关等方式，对匀速运动的抽油机进行测量效果较好，但是对变速运动的抽油机测量效果不是很好，且环境适应性差，易丢失。

另外，目前对角位移传感器采集的数据常用软件滤波算法包括：中位值滤波法、平均值滤波法、递推平均滤波法和限幅滤波法等。虽然各种数字滤波算法各有优缺点，但是实际情况却不尽相同，在实际应用中如何为数据处理选择一种最优的滤波算法保证数据准确、快速的反应对象的实际尤为重要。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。

为此，本发明的目的在于提出一种角位移传感器及其数据处理滤波方法。

为了实现上述目的，本发明的实施例提供一种角位移传感器，安装于抽油机游梁上方，通过磁铁吸附在所述抽油机游梁上，所述角位移传感器包括：加速度芯片、硬件滤波处理电路和控制芯片，其中，所述加速度芯片用于采集抽油机的原始加速度数据；所述硬件滤波处理电路与所述加速度芯片连接，用于对所述原始加速度数据进行硬件滤波处理，得到硬件滤波处理后的加速度数据；所述控制芯片用于对硬件滤波处理后的加速度数据进行数据处理，然后根据处理后的加速度值计算出速度值，再根据所述速度值计算出角位移，然后由所述控制芯片将计算得到的角位移发送给远程数据终端RTU。

进一步，所述控制芯片对硬件滤波处理后的加速度数据，采用fir和窗口平滑滤波对数据进行两次处理，计算出速度值。

进一步，所述控制芯片对硬件滤波处理后的加速度数据，依次采用限幅滤波法和递推平均滤波法相结合的方式对数据进行处理。

进一步，所述控制芯片采用限幅滤波法对数据进行处理，包括：将两次相邻的采样加速度相减，求出其增量，然后将增量的绝对值，与两次采样允许的最大差值进行比较，如果小于或等于允许的最大差值，则本次采样有效；否则取上次采样值作为本次数据的样本。

进一步，所述控制芯片采用递推平均滤波算法对数据进行处理，包括：将限幅滤波处理后连续取得的N个采样值视为一个队列，队列的长度固定为N，每次采样到一个新数据放入队尾，并扔掉原来队首的一次数据，然后把队列中的N个数据进行算术平均运算，获得新的滤波结果。

进一步，所述控制芯片采用单片机实现，所述加速度芯片采用型号为ADXL203的加速度芯片。

本发明实施例还提供一种角位移传感器的数据处理滤波方法，包括如下步骤：

步骤S1，采集抽油机的原始加速度数据；

步骤S2，对所述原始加速度数据进行硬件滤波处理，得到硬件滤波处理后的加速度数据；