美國(guó)*QUARTZDYNE石英壓力傳感器

QUARTZDYNE1990年以來(lái)，Quartzdyne一直是設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)和制造用于井下石油和天然氣行業(yè)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)共振石英壓力傳感器的領(lǐng)導(dǎo)。我們的傳感器以其在條件下提供極其，低漂移和高分辨率的數(shù)據(jù)而享譽(yù)。Quartzdyne還為高可靠性或高溫應(yīng)用提供合同規(guī)格制造。我們的傳感器和混合電子設(shè)備廣泛應(yīng)用于整個(gè)行業(yè)的實(shí)驗(yàn)室，地面和井下工具和監(jiān)控系統(tǒng)。我們的傳感器和混合電子設(shè)備廣泛應(yīng)用于石油和天然氣行業(yè)的實(shí)驗(yàn)室，測(cè)井，鉆井，海底和應(yīng)用。除了提供準(zhǔn)確，快速的響應(yīng)外，我們的傳感器在堅(jiān)固性和可靠性方面享有盛譽(yù)。我們提供多種不同尺寸（1/2“，3/4”，7/8“和1”）的傳感器。每種尺寸都有幾種不同的格式，包括頻率和數(shù)字輸出。

Quartzdyne是石英壓力傳感器供應(yīng)商，通過(guò)為石油和天然氣行業(yè)提供石英和壓電記憶儀，向下一步提供穩(wěn)健，可靠的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品 。正如您在過(guò)去30年中從Quartzdyne傳感器中所體驗(yàn)到的那樣，您將能夠期待與新系列記憶儀相同的高質(zhì)量，可靠性和性能。Quartzdyne以通過(guò)技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)力在整個(gè)油井生命周期中提高碳?xì)浠衔锏幕厥章识劽?。隨著我們?yōu)榭蛻?hù)提供更多價(jià)值，這一承諾不會(huì)改變。我們產(chǎn)品的一大亮點(diǎn)是其性能。正如Quartzdyne電路所展示的那樣：我們的技術(shù)，設(shè)備和追求的平均產(chǎn)品可將電路壽命提高100倍于表面貼裝技術(shù)。我們有超過(guò)1500萬(wàn)小時(shí)的測(cè)試時(shí)間，以顯示對(duì)我們產(chǎn)品的信心。我們從每個(gè)生產(chǎn)批次的電路中破壞性地測(cè)試樣品，結(jié)果在右側(cè)圖表中可視化。

Quartzdyne所有石英晶體壓力傳感器包含三個(gè)石英晶體傳感器元件。個(gè)是敏感的。主要針對(duì)暴露的壓力，第二種對(duì)溫度作出響應(yīng)，第三種對(duì)任一種都具有小的靈敏度。壓力或溫度。晶體被機(jī)械地布置以提供良好的熱耦合。石英傳感元件提供高穩(wěn)定性和非常精細(xì)的分辨率來(lái)檢測(cè)壓力。風(fēng)箱用于保護(hù)壓力晶體不受工藝流體的影響。電路為石英傳感元件提供激勵(lì)，并且耐腐蝕、高強(qiáng)度合金外殼為每個(gè)部件提供機(jī)械支持和保護(hù)這些元素。各種機(jī)械配置是可用的。

Quartzdyne數(shù)字傳感器電路包括三個(gè)石英晶體振蕩器（壓力、溫度和基準(zhǔn)），混頻器，頻率計(jì)數(shù)器，和串行EEPROM。壓力和溫度信號(hào)是混合的。用參考信號(hào)提高計(jì)數(shù)器中的分辨率。頻率計(jì)數(shù)器輸出兩個(gè)數(shù)字：混合壓力頻率與基準(zhǔn)頻率之比和混合溫度頻率之比參考頻率。壓力和溫度由終端用戶(hù)根據(jù)這些比率計(jì)算。存儲(chǔ)在EEPROM中的系數(shù)。通信是通過(guò)I2C兼容的2線串行接口。

1.2壓力傳感器設(shè)計(jì)

石英厚度-剪切壓力技術(shù)的重要優(yōu)點(diǎn)是、長(zhǎng)期穩(wěn)定，堅(jiān)固性和快速瞬態(tài)響應(yīng)。壓力傳感器是響應(yīng)施加的壓力改變頻率的石英諧振器。結(jié)晶的石英是精密傳感器的理想材料，因?yàn)樗?有彈性的。石英石英晶體的設(shè)計(jì)壓力傳感器保留了單晶材料固有的可重復(fù)性。石英壓力傳感器是一種厚壁空心圓柱體，具有封閉的端部。厚度剪切模式諧振器將空心圓柱體的中心部分分開(kāi)。靜水壓作用下的外墻流體壓力石英圓柱體在諧振器中產(chǎn)生內(nèi)壓應(yīng)力。諧振器的頻率變化響應(yīng)內(nèi)部應(yīng)力。

1.3風(fēng)箱與Diaphragms

換能器可以裝有波紋管或隔膜，用于隔離和保護(hù)壓力晶體。從被測(cè)量的流體。波紋管對(duì)壓力讀數(shù)的影響很小，但必須是在校準(zhǔn)中得到補(bǔ)償。對(duì)波紋管或隔膜的去除或物理?yè)p壞將改變壓力響應(yīng)，并需要重新校準(zhǔn)換能器。雖然波紋管在真空下用已經(jīng)*脫氣的油回填，但是可能波紋管內(nèi)可能夾雜著少量氣體。通常這種氣體會(huì)溶解在油中而不溶解。測(cè)量壓力性能的影響。在環(huán)境壓力下，一些氣體可能是可能的。暫時(shí)從溶液中驅(qū)出，導(dǎo)致波紋管膨脹，導(dǎo)致高達(dá)10psi的壓力讀數(shù)高于環(huán)境壓力。一旦施加壓力，該單元將恢復(fù)到正常壓力讀數(shù)。帶有波紋管的石英差動(dòng)式壓力傳感器的精度僅在200 psia以上。

1.4 ASIC踢啟動(dòng)電路

石英諧振器表面的任何污染物或缺陷都會(huì)導(dǎo)致其阻抗增加。通常，阻抗增加將根據(jù)晶體驅(qū)動(dòng)水平而變化，并且通常在較低驅(qū)動(dòng)水平時(shí)更糟。這個(gè)這種現(xiàn)象在工業(yè)上稱(chēng)為驅(qū)動(dòng)電平靈敏度(DLS)，并且可能導(dǎo)致晶體振蕩器無(wú)法啟動(dòng)。當(dāng)電源被供電時(shí)。同時(shí)我們努力確保水晶包含在石英壓力中。傳感器沒(méi)有這種缺陷，有可能污染物會(huì)因沖擊而移動(dòng)。在該領(lǐng)域有經(jīng)驗(yàn)。隨著ASIC振蕩器引入我們的混合電路（2007年9月），增加了啟動(dòng)特性。

這個(gè)特性在啟動(dòng)階段對(duì)晶體應(yīng)用一個(gè)增加的驅(qū)動(dòng)電平，以便克服潛在的DLS，然后退回一旦穩(wěn)定振蕩已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。這大大減少了機(jī)會(huì)。DLS晶體會(huì)導(dǎo)致場(chǎng)故障。在許多情況下，超額駕駛字面上移動(dòng)違規(guī)行為。污染到不再影響性能的區(qū)域。這個(gè)特征的一個(gè)可能但罕見(jiàn)的副作用是，如果晶體不能逐漸增加高阻抗，那么與DLS無(wú)關(guān)，它可能達(dá)到kick-start特性重復(fù)接合和脫離的點(diǎn)。本遺囑在壓力和/或溫度測(cè)量中被視為異常高的抖動(dòng)。如果阻抗繼續(xù)增加時(shí)，抖動(dòng)將停止，因?yàn)閱?dòng)功能保持充分接合，并終振蕩器將平線。在這些癥狀出現(xiàn)之前，非ASIC電路將具有平坦的內(nèi)襯。

2.1電氣連接

每個(gè)設(shè)備需要功率（2.7至5.5 VDC）和兩個(gè)信令線SDA和SCL。A1/T、A2/P和R也可能是可用，但僅當(dāng)使用時(shí)才連接。信令線是集電極開(kāi)路的，應(yīng)該綁在VIN上。在主板上使用合適的上拉電阻。較低的RP值需要較長(zhǎng)的電纜，以及更高的時(shí)鐘速度。A1/T和A2/P具有弱的上拉，并且在不連接時(shí)容易受到噪聲的影響。R包含一個(gè)7.2MHz高頻信號(hào)，應(yīng)與其他線路隔離，防止串?dāng)_。這些長(zhǎng)度應(yīng)盡量減少線路（<12）建議），以避免噪聲問(wèn)題和盡量減少電源電流建議采用雙絞線，SDA和VIN并絞，SCL和GND并絞。一起。當(dāng)使用可選線路時(shí)，建議使用具有整體屏蔽的7導(dǎo)體電纜。VinGND應(yīng)該在電纜的主端繞過(guò)一個(gè)0.1μF的電容器。GND內(nèi)部連接到底盤(pán)。在電噪聲環(huán)境中可能需要屏蔽，以防止干擾。通信線路。參見(jiàn)圖7，用于連接器引腳分配。表1顯示了單位提供的電線顏色帶著飛行的線索。

3頻率計(jì)數(shù)器

頻率計(jì)數(shù)器是一個(gè)ASIC（芯片），它為石英晶體振蕩器提供接口。換能器。它提供與NXP I2C總線兼容的串行通信。溫度和壓力可以查詢(xún)頻率以及芯片ID和狀態(tài)?？梢詫?xiě)入控制位來(lái)選擇某些特征。換能器。該芯片控制存儲(chǔ)器的寫(xiě)允許位。7.2MHz參考時(shí)鐘可用于某些型號(hào)，并可用于時(shí)鐘用戶(hù)電路。輸出可以是切換到1kHz使用軟件命令，以降低功耗。

3.1讀計(jì)數(shù)器命令

計(jì)數(shù)器芯片包括兩個(gè)*獨(dú)立的頻率計(jì)數(shù)器，提供兩個(gè)頻率沒(méi)有死區(qū)時(shí)間。讀取請(qǐng)求觸發(fā)芯片將計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)傳送到串行劃分。電路和計(jì)數(shù)器在分頻發(fā)生時(shí)再次開(kāi)始計(jì)數(shù)。可以通過(guò)逐個(gè)向每個(gè)計(jì)數(shù)器發(fā)出虛擬讀?。▍⒁?jiàn)圖9）來(lái)查詢(xún)計(jì)數(shù)器。如果計(jì)數(shù)器準(zhǔn)備好它會(huì)承認(rèn)（ACK）請(qǐng)求，否則它將不承認(rèn)（NACK）。如果計(jì)數(shù)器應(yīng)答，主機(jī)必須讀取至少一個(gè)字節(jié)，然后是NACK和STOP，以清除總線周期。如果是沒(méi)有準(zhǔn)備好，主人應(yīng)該發(fā)出一個(gè)停止。在這兩種情況下，剛剛被尋址的計(jì)數(shù)器都會(huì)被重新觸發(fā)。讀取一個(gè)計(jì)數(shù)器不影響其他計(jì)數(shù)器。上述方法的替代方法是使用Read Status命令并檢查T(mén)Detect和PDTetect位。此方法在繼續(xù)計(jì)數(shù)時(shí)同時(shí)返回兩個(gè)計(jì)數(shù)器的狀態(tài)。另外，這兩個(gè)可以通過(guò)寫(xiě)入控制寄存器同時(shí)觸發(fā)計(jì)數(shù)器（參見(jiàn)節(jié)錯(cuò)誤）！參考源找不到。和3.4的更多細(xì)節(jié)。一旦確定計(jì)數(shù)器正在工作，就可以使用期望的門(mén)時(shí)間間隔連續(xù)地查詢(xún)它。如果在2.3秒內(nèi)沒(méi)有查詢(xún)計(jì)數(shù)器，它將溢出并進(jìn)入降低的功率模式，直到重新觸發(fā)。通常，主機(jī)將讀取四字節(jié)的數(shù)據(jù)。對(duì)于芯片版本4.02和更大.美國(guó)*QUARTZDYNE石英壓力傳感器