基于VxWorks的原油产量动态监测系统设计

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1 文丘里计量原理文丘里流量计是-种常用的差压式流量计，它适用于含气流体和粘性流体的流量测量。流体流过节流件 (文丘里喷嘴或文丘里管)时，产生压差 △P，该压差与通过的流量成正比关系，通过测量节流件前后的压差可以求出流量。 文丘 里流量计 由节流件 (文丘 里管 、文丘里喷嘴等 )，上、下游引压管，截止阀、隔离液罐，三阀组和差压变送器组成，如图1所示。

各组件的作用是：L图1 文丘里差压流量计系统配置2为引压管：将节流件的高低压引到差压变送器；3为隔离液罐 ：内装隔离液 ，将原油与差压变送器隔离开，防止差压变送器膜盒内进入杂质、结腊等。

4为截止阀：隔断节流件与差压变送器，方便差压变送器的在线维护或调试；5为三阀组：在调整差压变送器时，可以平衡差压变送器两端的压差，便于校正或维护差压变送器；收稿日期：2013.01.22作者简介：周彬 (1964-)，女 ，甘肃白银人，讲师。

6为差压变送器：测量节流件产生的差压，并上传给数据采集单元用于流量计算。

差压流量计的基本公式：体积流量：Qv d2s /质量流量：Q 叩 d s其中，C为流出系数 (Discharge coeficient)；E为渐进速度系数；d为节流元件 内径 (如喷嘴喉部)；8为流束膨胀系数，对于液体el；P 为节流件上游流体工作状态下的密度；Ap为节流件前后的压差。

2 基于VxWorks的系统拈的实现原油动态计量控制系统要求实时准确地反映油井产量信息，但是原油深藏于地下，因为地质结构和地层压力、温度等诸多因素的影响，要确切地获知原油动态产量信息，需要-个实时多任务且运行稳定可靠的控制系统软件来处理。本文提出的基于VxWorks原油动态计量控制系统的设计方法，就是将复杂多变的的原油计量控制处理任务交给VxWorks操作系统进行处理，以满足原油计量控制的实时多任务要求，并简化原油计量程序设计的复杂性。

2.1 嵌入式操作系统VxWorksVxWorks是美国WindRJver公司于1983年推出的-种嵌入式实时多任务操作系统，采用了中断驱动和基于优先级的抢 占式调度方式，拥有丰富的任务间通信机制。VxWorks将CPU、中断、I/0设备、定时器、网络等资源都封装起来，提供给用户- 整套应用函数。自问世以来，以其高性能的内核、良好的可靠性和实时性以及友好的集成开发环境，在嵌入式实时操作系67《自动化与仪器仪表2013年第3期(总第167期)为了便于比较，拟合直线和实际输入输出曲线之间的关系用图形表示出来，显得更加直观。由相关的绘图程序可得拟合直线和实际输入输出曲线如下图5所示。

/， i。/--// i稿八角逯 翠值 w/。/s图5拟合直线与实际输入输出曲线比较图5中蓝色的 表示光纤陀螺仪的实际输入输出关系，而红色直线则表示了拟合直线下的输入输出关系。由图可知拟合直线很好的表示 了实际的输入输出关系，符合最小二乘原理。

红色直线的斜率则表示了光纤陀螺仪的标度因数 ，与纵坐标的交点值则表示了零位 。

2.2.3计算标度因数非线性度在输入角速率范围内，光纤陀螺仪输出量相对于最小二乘拟合直线的最大偏差与输出满量程之比定义为非线性度。则拟合直线计算出转速信号与陀螺仪的实测值的非线性偏差为：F l-F(8)式中 为第 个输入角速度 ≤l 时陀螺仪输出的非线性偏差，单位为ppm。 F 为最大的输入角速率时，陀螺仪输出的最大绝对值，单位为o/s。则陀螺仪的最大非线性偏差为：Kmax[o/)l (9)则式中 即为标度因数非线性度 。

2.2.4计算标度因数不对称性 K根据测得的正转、反转输入角速率范围内的陀螺仪的标度因数及其平均值，按下面的公式来计算标度因数的不对称性。

- K(- ) - - (1O)式中 为正向输入角速率范围内陀螺仪的标度因数；K为反向输入角速率范围内陀螺仪的标度因数；霞为正、反向输入角速率范围内标度 因数的平均值。 就为所要计算的标度因数的不对称性。

3 计算结果根据程序流程图，运用Madab软件即可编写出计算标度因数系列参数的程序。然后由上面经过处理后的数据计算可得出光纤陀螺的标度因数 K，标度因数非线性度 和标度因数不对称性 的结果如下表1所示。

表 1 光纤陀螺参数的计算结果参数项目 计算结果648 577520.2044 fPPn0.2543ppm)需要说明的是，本设计所运用的光纤陀螺仪的标度因数 K是没有单位的，因为输入角速率单位为/s，而输出量的单位为/h，故没有单位 ，只有系数之间的比例换算关系。但并不是所有的陀螺仪标度因数都没有单位，具体视情况而定。

4 结 论本设计运用Matlab强大的数据处理、计算和绘图功能，对所采集的高精度光纤陀螺速率实验下地数据进行分析处理。根据相关标准中的计算方法设计出了相关软件，能够快速精确完成对光纤陀螺标度因数、标度因数非线性度和不对称性等参数的计算。此外，计算出的相关参数能够很好的对光纤陀螺的相关性能进行评价，也为构建高精度导航系统提供了相关依据。