美國*QUARTZDYNE石英壓力傳感器

QUARTZDYNE1990年以來，Quartzdyne一直是設(shè)計，開發(fā)和制造用于井下石油和天然氣行業(yè)的行業(yè)標準共振石英壓力傳感器的領(lǐng)導。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。Quartzdyne還為高可靠性或高溫應用提供合同規(guī)格制造。我們的傳感器和混合電子設(shè)備廣泛應用于整個行業(yè)的實驗室，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)備廣泛應用于石油和天然氣行業(yè)的實驗室，測井，鉆井，海底和應用。除了提供準確，快速的響應外，我們的傳感器在堅固性和可靠性方面享有盛譽。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商，通過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)標準產(chǎn)品 。正如您在過去30年中從Quartzdyne傳感器中所體驗到的那樣，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以通過技術(shù)領(lǐng)導力在整個油井生命周期中提高碳氫化合物的回收率而聞名。隨著我們?yōu)榭蛻籼峁└鄡r值，這一承諾不會改變。我們產(chǎn)品的一大亮點是其性能。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1500萬小時的測試時間，以顯示對我們產(chǎn)品的信心。我們從每個生產(chǎn)批次的電路中破壞性地測試樣品，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石英晶體傳感器元件。個是敏感的。主要針對暴露的壓力，第二種對溫度作出響應，第三種對任一種都具有小的靈敏度。壓力或溫度。晶體被機械地布置以提供良好的熱耦合。石英傳感元件提供高穩(wěn)定性和非常精細的分辨率來檢測壓力。風箱用于保護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，并且耐腐蝕、高強度合金外殼為每個部件提供機械支持和保護這些元素。各種機械配置是可用的。

Quartzdyne數(shù)字傳感器電路包括三個石英晶體振蕩器（壓力、溫度和基準），混頻器，頻率計數(shù)器，和串行EEPROM。壓力和溫度信號是混合的。用參考信號提高計數(shù)器中的分辨率。頻率計數(shù)器輸出兩個數(shù)字：混合壓力頻率與基準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根據(jù)這些比率計算。存儲在EEPROM中的系數(shù)。通信是通過I2C兼容的2線串行接口。

1.2壓力傳感器設(shè)計

石英厚度-剪切壓力技術(shù)的重要優(yōu)點是、長期穩(wěn)定，堅固性和快速瞬態(tài)響應。壓力傳感器是響應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，因為它是*有彈性的。石英石英晶體的設(shè)計壓力傳感器保留了單晶材料固有的可重復性。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。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)壓應力。諧振器的頻率變化響應內(nèi)部應力。

1.3風箱與Diaphragms

換能器可以裝有波紋管或隔膜，用于隔離和保護壓力晶體。從被測量的流體。波紋管對壓力讀數(shù)的影響很小，但必須是在校準中得到補償。對波紋管或隔膜的去除或物理損壞將改變壓力響應，并需要重新校準換能器。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。通常這種氣體會溶解在油中而不溶解。測量壓力性能的影響。在環(huán)境壓力下，一些氣體可能是可能的。暫時從溶液中驅(qū)出，導致波紋管膨脹，導致高達10psi的壓力讀數(shù)高于環(huán)境壓力。一旦施加壓力，該單元將恢復到正常壓力讀數(shù)。帶有波紋管的石英差動式壓力傳感器的精度僅在200 psia以上。

1.4 ASIC踢啟動電路

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，阻抗增加將根據(jù)晶體驅(qū)動水平而變化，并且通常在較低驅(qū)動水平時更糟。這個這種現(xiàn)象在工業(yè)上稱為驅(qū)動電平靈敏度(DLS)，并且可能導致晶體振蕩器無法啟動。當電源被供電時。同時我們努力確保水晶包含在石英壓力中。傳感器沒有這種缺陷，有可能污染物會因沖擊而移動。在該領(lǐng)域有經(jīng)驗。隨著ASIC振蕩器引入我們的混合電路（2007年9月），增加了啟動特性。

這個特性在啟動階段對晶體應用一個增加的驅(qū)動電平，以便克服潛在的DLS，然后退回一旦穩(wěn)定振蕩已經(jīng)實現(xiàn)。這大大減少了機會。DLS晶體會導致場故障。在許多情況下，超額駕駛字面上移動違規(guī)行為。污染到不再影響性能的區(qū)域。這個特征的一個可能但罕見的副作用是，如果晶體不能逐漸增加高阻抗，那么與DLS無關(guān)，它可能達到kick-start特性重復接合和脫離的點。本遺囑在壓力和/或溫度測量中被視為異常高的抖動。如果阻抗繼續(xù)增加時，抖動將停止，因為啟動功能保持充分接合，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

每個設(shè)備需要功率（2.7至5.5 VDC）和兩個信令線SDA和SCL。A1/T、A2/P和R也可能是可用，但僅當使用時才連接。信令線是集電極開路的，應該綁在VIN上。在主板上使用合適的上拉電阻。較低的RP值需要較長的電纜，以及更高的時鐘速度。A1/T和A2/P具有弱的上拉，并且在不連接時容易受到噪聲的影響。R包含一個7.2MHz高頻信號，應與其他線路隔離，防止串擾。這些長度應盡量減少線路（<12）建議），以避免噪聲問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。當使用可選線路時，建議使用具有整體屏蔽的7導體電纜。VinGND應該在電纜的主端繞過一個0.1μF的電容器。GND內(nèi)部連接到底盤。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頻率計數(shù)器

頻率計數(shù)器是一個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頻率以及芯片ID和狀態(tài)?？梢詫懭肟刂莆粊磉x擇某些特征。換能器。該芯片控制存儲器的寫允許位。7.2MHz參考時鐘可用于某些型號，并可用于時鐘用戶電路。輸出可以是切換到1kHz使用軟件命令，以降低功耗。

3.1讀計數(shù)器命令

計數(shù)器芯片包括兩個*獨立的頻率計數(shù)器，提供兩個頻率沒有死區(qū)時間。讀取請求觸發(fā)芯片將計數(shù)數(shù)據(jù)傳送到串行劃分。電路和計數(shù)器在分頻發(fā)生時再次開始計數(shù)?？梢酝ㄟ^逐個向每個計數(shù)器發(fā)出虛擬讀取（參見圖9）來查詢計數(shù)器。如果計數(shù)器準備好它會承認（ACK）請求，否則它將不承認（NACK）。如果計數(shù)器應答，主機必須讀取至少一個字節(jié)，然后是NACK和STOP，以清除總線周期。如果是沒有準備好，主人應該發(fā)出一個停止。在這兩種情況下，剛剛被尋址的計數(shù)器都會被重新觸發(fā)。讀取一個計數(shù)器不影響其他計數(shù)器。上述方法的替代方法是使用Read Status命令并檢查TDetect和PDTetect位。此方法在繼續(xù)計數(shù)時同時返回兩個計數(shù)器的狀態(tài)。另外，這兩個可以通過寫入控制寄存器同時觸發(fā)計數(shù)器（參見節(jié)錯誤）！參考源找不到。和3.4的更多細節(jié)。一旦確定計數(shù)器正在工作，就可以使用期望的門時間間隔連續(xù)地查詢它。如果在2.3秒內(nèi)沒有查詢計數(shù)器，它將溢出并進入降低的功率模式，直到重新觸發(fā)。通常，主機將讀取四字節(jié)的數(shù)據(jù)。對于芯片版本4.02和更大.美國*QUARTZDYNE石英壓力傳感器