美國Quartzdyne傳感器用于石油勘探
Quartzdyne每年記錄數百萬個測試時間，以確保我們的井下電子設備的可靠性。我們將每個混合電路樣品的樣品測試至250°C。我們的測試結果每年都會提供。點擊這里下載報道。我們的實驗室和現場測試使Quartzdyne壓力傳感器成為井下*監測應用的明顯選擇。Quartzdyne 壓力傳感器的長期穩定性和可靠性非常適合智能完井和*性井下監測。我們的石英壓力傳感器可提供的數據，從而實現生產優化和增強恢復。Quartzdyne是*井下精密壓力測量的事實標準。Quartzdyne生產用于世界上的生產  測井和壓力和溫度記憶工具的石英壓力傳感器。憑借我們在石英晶體技術方面的先進專業知識和經驗，我們能夠在油氣井常見的高溫高壓下提供zui小漂移的高質量傳感器。諸如記憶工具，重復地層測試儀，生產測井工具以及有線/地質測井工具等應用都受益于這些測量儀提供的高靈敏度，高穩定性，高分辨率和快速響應時間。

Quartzdyne壓力傳感器用于許多與石油和天然氣鉆探相關的不同方面。MWD（隨鉆測量），PWD（隨鉆壓力），DST（鉆桿測試）和LWD（隨鉆測井）應用都將受益于石英的高精度。我們傳感器的堅固特性在zui苛刻的環境中提供了高可靠性。我們石英傳感器的長期穩定性還通過減少校準和服務的頻率來延長工具的正常運行時間。Quartzdyne生產的傳感器主要用于監測海底應用。換能器是專門為這種環境開發的，蠟，沙子和水合物是一個問題。它采用隔膜替代波紋管隔離液，專門解決這些潛在污染物。海底傳感器繼續提供典型的石英壓力響應，預計Quartzdyne會給您帶來預期的可靠性和耐用性。  

Quartzdyne DS系列傳感器在實驗室中的主要用途是校準其他井下傳感器和應變計/壓阻式傳感器。
Quartzdyne DS系列傳感器被用作校準過程傳感器的“內部壓力標準”。它們也用于關鍵工藝參數的一些單點測量。
 兩個Quartzdyne傳感器可用于高穩定性差壓測量。一個常見的應用是在實驗室滲透率測量中測量巖石樣品的壓降。有較低成本的差壓傳感器，它們更常用于測量滲透率，但很容易證明更測量的成本效益。（雖然大多數滲透率測量使用DS系列傳感器，但一些測試設計需要更高溫度傳感器。） 
必要時，DS系列傳感器可以通過本地認證，以達到比Quartzdyne校準更好的性能水平。部分裝置已通過英國NAMAS認證，在 10％FS至90％FS的范圍內達到0.01％的讀數。這些傳感器已通過認證，可用作校準（0.03％FS）自重測試儀的傳輸標準。
DS傳感器可提供5,000 psi，10,000 psi，20,000和30,000 psi的變化。  這些單位交付兩組系數。范圍從-40c到85c，實驗室范圍從0c到40c。

1.1介紹
本手冊記錄了石英頻率輸出壓力傳感器的電氣接口。所有石英壓力傳感器包含三個石英晶體傳感器元件。*個是敏感的。首先是暴露壓力，第二種反應溫度，第三種對兩者的敏感性zui低。壓力或溫度。這些晶體被機械地安排以提供良好的熱耦合。的石英傳感元件提供高穩定性和極細的傳感壓力分辨率。風箱是用來保護的。來自工藝流體的壓力晶體。一個電路為石英敏感元件和。耐腐蝕、高強度的合金外殼為每一個元件提供機械支撐和保護。各種機械配置可供選擇。該電路由三個振蕩器、兩個混合器、緩沖電路和一個調節器組成。輸出是2低。頻率(10-100 kHz)傳感器輸出信號和高頻率(7.2 MHz)參考信號。傳感器必須
連接到頻率計數器和電源。高頻參考信號可用來計數。這兩個低頻信號使用的是“基于參照的”系數。或者，用戶可以提供另一個。參考信號和使用“標準”系數。壓力是利用兩個低頻信號來計算的。*的校正系數的傳感器，和算法顯示在本手冊。溫度也可能從頻率計算。

1.2壓力傳感器設計
Quartzdyne厚度-剪切壓力技術的重要優點是、長期穩定，強度高，瞬態響應快。壓力傳感器是一個石英諧振器，它改變頻率響應施加的壓力。結晶石英是精密傳感器的理想材料，因為它*有彈性。石英石石英壓力的設計。傳感器保留了單晶材料固有的可重復性能。石英壓力傳感器是一種厚壁、空心圓柱，具有封閉的末端。thickness-shear模式諧振器將空心圓柱的中心部分分開。外壁的流體壓力使其流體靜壓。石英氣缸，產生內壓應力在諧振器。諧振器的頻率發生變化。對內部壓力的反應。
1.3壓力測量系統設計理論。
換能器是將壓力和溫度的物理參數轉換為物理參數的組件。輸出信號頻率。每個傳感器組件包括石英壓力傳感器，溫度傳感器。晶體(用于數字溫度補償)和精密參考晶體。振蕩器電路提供刺激。對石英元素，將其固有共振頻率轉換成電信號。參考水晶的頻率與兩個傳感器的頻率混合，使這些信號更容易計數和傳輸。它還提供了一個可在用戶的頻率計數器中使用的穩定時間基的傳感器。對于一個完整的測量系統，客戶必須提供功率、頻率計數器、計算方法。來自測量頻率和提供系數的壓力，以及存儲或傳輸方法。數據。數字換能器可從Quartzdyne獲得，其中包括頻率計數器和系數。存儲。QCOM接口單元也可用來連接任何類型的傳感器到PC(圖3)。
1.4與石英傳感器的電氣連接。
用于石英頻率輸出壓力傳感器的幾種電氣連接選項。看到圖4為pin-out分配。在要求高可靠性的應用中，焊接連接是。
連接器。5針1“通過，6針PEEK頭和7針密封頭設計。采用高熔點焊料直接焊接。在某些情況下，可以將安裝的連接器刪除2-4”電線，可以直接焊接到客戶的電路中。表1顯示了單位的標準線顏色。

美國Quartzdyne傳感器用于石油勘探
2性能
2.1波紋管和膜片
換能器可以安裝風箱或隔膜，隔離和保護壓力晶體。被測液體。風箱對壓力讀數的影響很小，但必須得到補償。校準。對波紋管或隔膜的去除或物理損傷將改變壓力響應。需要重新校準傳感器。雖然風箱是在真空中填滿油的，但它已經被*地脫氣了，但它有可能是小的。氣體可能被困在風箱內。通常這種氣體會溶解在油中，沒有。可測量的對壓力性能的影響。在環境壓力下，一些氣體可能會被驅動。由于解決方案暫時導致風箱膨脹，導致壓力讀數高達10psi。環境的壓力。一旦施加壓力，該裝置將恢復正常壓力讀數。Quartzdyne有波紋管的壓力傳感器的精度僅超過200 psia。
2.2 ASIC啟動電路
石英諧振器表面的任何污染物或缺陷都會導致其阻抗增加。通常情況下,阻抗的增加將取決于晶體驅動器的水平，并且通常在較低的驅動器水平。這這種現象在業內被稱為驅動級靈敏度(DLS)，它會導致晶體振蕩器無法啟動。當電力供應。我們盡一切努力確保石英表中包含的晶體壓力。換能器不存在這樣的缺陷，很有可能污染物會在反應中移動。有經驗的。隨著ASIC振蕩器的引入我們的混合電路(2007年9月)，一個啟動特性被添加。該特性在啟動階段對晶體的驅動級別增加，以克服任何問題。有可能的DLS，然后在穩定振蕩的情況下返回。這大大降低了機會。DLS晶體會導致場故障。在許多情況下，過量的驅動實際上會移動有問題的污染物。到一個不再影響性能的領域。一種可能的，但罕見的副作用是，如果晶體不能逐漸增加高阻抗，那就不是。與DLS相關的，它可能達到啟動特性反復參與和分離的一個點。這將是在壓力和/或溫度測量中被視為異常高的抖動。如果阻抗繼續。增加，抖動將停止，因為啟動特性保持充分，并且zui終振蕩器將平行線。NonASIC在這些癥狀出現之前，電路就已經是平的了。
2.3頻率隨壓力和溫度變化。
在數據表上顯示了各種傳感器的額定壓力和溫度。各自的產品。圖5通過圖8描述了兩個輸出頻率的典型變化。具有壓力和溫度變化的QU20K傳感器的信號。圖5顯示了名義上的變化。溫度傳感器的頻率。所有的溫度傳感器都顯示出非常相似的靈敏度，但是頻率。25°C會有所不同從單位到單位。圖6顯示了隨變化的壓力信號頻率的變化。壓力和溫度。注意，溫度的變化會產生零和跨度的變化。圖6所示的數據重新繪制在圖7中，以進行額外的檢查。在圖7中，壓力頻率。在各種壓力下，數據被繪制成與溫度的對比。這些數據也被至少標準化了。頻率使溫度靈敏度可以更清晰地觀察到。注意溫度敏感性。在環境壓力下為正，但在全尺寸壓力下為負，在較高時為零敏感點。溫度隨著壓力的增加而增加。壓力傳感器的設計是為了減少井下工作中的瞬時誤差。人們已經注意到了。在壓力和溫度晶體之間提供良好的熱耦合。在瞬態條件下(溫度坡度，或大的壓力臺階)，一個小的溫差是可能的。圖8顯示了這個名稱。壓力傳感器的靈敏度，由于溫度的差異，可能發生在一個短暫的狀態。如果傳感器用于典型的井下壓力和溫度范圍，靈敏度在0到10之間。psi /C,瞬態錯誤會很小。反之，如果在的高溫下使用，或高壓-低溫，瞬態誤差將更加顯著。詳見我們的。暫態報告比較各種壓力傳感器配置的性能。

4校準
4.1傳感器標定數據
每個換能器的校準過程中所演示的性能表現在換能器校準圖中。提供每個傳感器。這張圖表顯示了每一個點與校準方程的偏差。為換能器計算的系數。圖16顯示了Quartzdyne壓力的典型表現。傳感器。所有溫度下的殘留誤差小于0.01% (FS)。這包括任何錯誤。線性校正，重復性，滯后，和溫度誤差。注意，剩余誤差比較了。校正標準的傳感器;標準的誤差必須加到所顯示的殘差上。Quartzdyne校準標準是一個無謂測試儀,是準確的±0.01%的閱讀。
4.2可追溯性的校準
石英壓力傳感器的校準可以追溯到美國國家壓力標準。國家標準與技術研究所(NIST)，前身為國家標準局。(國家統計局)。
4.3校正中使用的校正的典型值。
達到我們的壓力校準標準閱讀精度的0.01%要求所有的潛力。確定了校準誤差的來源。在Quartzdyne校準實驗室中，大氣壓力參考。是一個Mensor 2104或DH儀器PG-7302-M數字壓力表。測量頭部的高度。在0.25英寸內[6.35毫米]，向0.008 psia提供頭部壓力校正[0.570 mbar]。的壓力由我們的DH儀器50300-01和模型50000級基本(載重)壓力產生。標準包括局部重力校正，空氣浮力，壓力和溫度對橫截面的影響。活塞的面積。通過這些修正，壓力標準產生的壓力是準確的。0.01%的閱讀。在我們的設備校準中使用的典型值是“非標準”值，因為我們的4251英尺。
4.4校準所需的壓力控制。
石英壓力傳感器測量壓力。傳感器感知到的壓力。校準是大氣壓力、壓頭和壓力產生的壓力之和。壓力源。標定方程是溫度和壓力的多項式。方程的順序決定了。校準所需的不同壓力和溫度。至少，至少還有一個數據。點是需要的，而不是每個變量的匹配順序。在壓力和溫度下有一些冗余。建議測量。例如，在我們的校準中，我們通常在每一個上施加一個壓力序列。五、六溫度。三次訂購需要四次溫度，五次為四次。在每一個溫度，測量是在環境大氣壓下，在400 psia[27.6巴]，至少每一個。20%的范圍是*的。壓力通常應用于序列中:環境，20%，60%，80%，100%，90%，70%，40%，400個psia。沒有必要遵循這個步驟，但是這個順序有幾個優點:
(1)提供了足夠大的不同壓力樣本(三階曲線擬合需要4個)
使用*的壓力，沒有過度重復。
(2)兩個低壓點顯示零返回。(這是我們的自動化基礎的zui低壓力。
壓力標準提供0.01%的閱讀精度為400 psia [27.6 bar];在較低的壓力下，誤差是一個常數。
0.02 psia酒吧[0.00138])。
(3)提供相同數量的遞增和遞減壓力數據點;曲線擬合將被強制。
通過任何明顯的滯后回路的中心。
4.5校準所需的溫度控制。
以上所述的增壓過程必須在適當的溫度下按照合適的順序進行。溫度不需要測量(除非需要校準溫度輸出)，但它必須是穩定的。一個室溫度穩定的建議至少0.25°C。監測溫度傳感器晶體將。提供傳感器的熱穩定性的指示;當溫度傳感器穩定時，就會有壓力校準周期可能開始。注意,溫度敏感性不同約115赫茲/在-40°C到260°C在200°C Hz /°C。在換能器中，三種晶體的溫度盡可能一致是可取的。謹防熱梯度可以沿著傳感器的長度發展，因為這些可能會在校準中造成重大錯誤。圖17顯示了可能發生在校準烤箱或浴缸中的溫度梯度的可能來源。錯誤的將如圖8所示，在熱靈敏度高的區域zui明顯。至少有四種溫度是由th決定的。

5校準系數文件
每個傳感器都提供了如下所示的多組系數。這些是用來計算壓力的。和測量頻率的溫度。每種類型的系數都適用于特定的頻率。計數器類型。重要的是要使用正確的系數。系數文件名是換能器的6位序列號，然后是5個文件擴展名中的一個。系數的類型。對于實驗室的傳感器，序列號可以被附加一個“L”表示減少。溫度范圍內校準(0 - 40°C相比-40 + 85°C)。“L”系數應該稍微有點。較低溫度范圍內的正常系數更好。
CFF標準壓力系數
鋼管標準溫度系數
CRF Reference-based壓力系數
CRT Reference-based溫度系數
HEX In-Hex數字系數用于QCOM。
標準系數(CFF/CFT)只有在使用頻率計數器計算頻率時才使用。自己的時間。壓力和溫度計算的準確性將取決于是否準確。
在柜臺的時間。標準系數的文件格式在第5.1節中描述。如果傳感器的內部7.2 MHz參考頻率為，則應使用基于引用的系數(CRF/CRT)。用作頻率計數的時間基，如第3.5節所述。使用Reference-based系數消除了提供校準時間基礎的需要，從而提高了準確度。基于引用的文件格式。系數與第5.1節所述的標準系數相同。這是文件的格式。選擇使用系列I(不再可用)。
當使用一個頻率或數字的Quartzdyne QCOM接口時，需要十六進制數字系數。傳感器。壓力和溫度的系數都包含在一個文件中，使用的是In-Hex文件格式。如第5.4至5.8節所述。這些系數被存儲在數字傳感器的EEPROM中。他們提供了與基于引用的系數相同。建議將十六進制系數用于新的。盡可能的設計。

Quartzdyne數字轉換器系數文件使用英特爾十六進制文件格式。這允許觀看使用標準工具的對象文件，使文件從一個計算機系統轉移到另一個計算機系統。二進制數據存儲在這些文件中是存儲MSB的*個(大的Endian)。一些編程環境期望整數和浮點數。在LSB*格式的點號，可能需要翻譯。In十六進制對象文件記錄格式有一個四字段前綴，它定義了記錄的開始、字節數和負載。地址和記錄類型。接下來是實際數據和一個2字符的校驗和。每個2字符對是一個。一個8位字節的十六進制表示法，其中zui重要的是(4位)。校驗和是2。對記錄(不包括起始字符)的前一個字節的和的表示。所有字節的和，包括校驗和，將是00。記錄由行尾分隔符(CR/LF)分隔。記錄類型記錄類型00，數據記錄，是包含文件數據的記錄。數據記錄以冒號開頭。開始字符(“:”)后跟字節計數、*個字節的地址和記錄類型(“00”)。后,記錄類型是數據字節和校驗和。以下是數據記錄的示例(包括空格)。為清晰起見，只在實際文件中不包含。記錄類型01，結束記錄，表示數據文件的結束。結束記錄以冒號開始字符開始。(“:”)后跟字節數(“00”)、地址(“0000”)、記錄類型(“01”)和校驗和(“FF”)。
記錄類型02，擴展段地址記錄，定義了位4到19的段基地址。它可以出現在對象文件中的任何地方，它會影響所有后續數據記錄的內存地址。文件直到更改。擴展段地址記錄以冒號開始字符(“:”)開頭，后面跟著。字節數(“02”)、地址(“0000”)和記錄類型(“02”)，接著是段4到19的段基。地址和兩個字符校驗和。記錄類型02不用于Quartzdyne十六進制系數文件。

Quartzdyne傳感器配件型號：美國Quartzdyne傳感器用于石油勘探
PM15-830    
PM25-030    
QM15-809    
QM15-839    
QM15-809    
QM15-839    
QM13-809    
QM13-839    
QM13-809    
QM13-839    
QM14-809    
QM14-809    
PM14-000