● 摘要
抽油杆所受的径向力是造成其偏磨的主要原因。在抽油机工作过程中，准确获取并精确处理井下抽油杆径向力数值对于研究和分析抽油杆偏磨现象具有十分重要的意义。本文以抽油杆径向力作为研究对象，应用应变电测与传感技术，构建了基于FPGA与LabVIEW的抽油杆径向力检测系统，并且通过试验验证了该检测系统的实际性能。本文的主要研究内容包括以下几个方面：
1．为了实现抽油杆径向力的检测，对抽油杆柱进行受力分析并建模，设计测量短节并对其进行有限元分析。
2．为了还原抽油杆受力的实际状况，在测量短节应变舱内表面粘贴了8片电阻应变片，将4片相隔90°的应变片搭建成全桥电路，共构成两组差分输出信号。
3．为了解决井下抽油杆径向力的测量瓶颈，开发了数据采集与存储集成电路。以放大及信号调理电路满足A/D转换要求，设计了FLASH存储电路与串口通信电路，其中整个测量系统由FPGA控制。
4．为了强化抽油杆径向力测量数据的管理，实现测量和管理的一体化，开发了基于LabVIEW的抽油杆径向力数据处理系统。该系统能够实现对测量数据的分析、处理与管理。
5．为了检验测量系统的实际性能，进行了模拟信号的采集与存储试验。进行了传感器标定试验。试验结果表明该检测系统达到了设计的要求，能够实现所需功能。