美國*QUARTZDYNE石英壓力傳感器

QUARTZDYNE1990年以來，Quartzdyne一直是設計，開發和制造用于井下石油和天然氣行業的行業標準共振石英壓力傳感器的領導。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據而享譽。Quartzdyne還為高可靠性或高溫應用提供合同規格制造。我們的傳感器和混合電子設備廣泛應用于整個行業的實驗室，地面和井下工具和監控系統。我們的傳感器和混合電子設備廣泛應用于石油和天然氣行業的實驗室，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提供石英和壓電記憶儀，向下一步提供穩健，可靠的行業標準產品 。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量，可靠性和性能。Quartzdyne以通過技術領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。隨著我們為客戶提供更多價值，這一承諾不會改變。我們產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，設備和追求的平均產品可將電路壽命提高100倍于表面貼裝技術。我們有超過1500萬小時的測試時間，以顯示對我們產品的信心。我們從每個生產批次的電路中破壞性地測試樣品，結果在右側圖表中可視化。

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器中的分辨率。頻率計數器輸出兩個數字：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這些比率計算。存儲在EEPROM中的系數。通信是通過I2C兼容的2線串行接口。

1.2壓力傳感器設計

石英厚度-剪切壓力技術的重要優點是、長期穩定，堅固性和快速瞬態響應。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生內壓應力。諧振器的頻率變化響應內部應力。

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*脫氣的油回填，但是可能波紋管內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。在環境壓力下，一些氣體可能是可能的。暫時從溶液中驅出，導致波紋管膨脹，導致高達10psi的壓力讀數高于環境壓力。一旦施加壓力，該單元將恢復到正常壓力讀數。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，阻抗增加將根據晶體驅動水平而變化，并且通常在較低驅動水平時更糟。這個這種現象在工業上稱為驅動電平靈敏度(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。在該領域有經驗。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動電平，以便克服潛在的DLS，然后退回一旦穩定振蕩已經實現。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行為。污染到不再影響性能的區域。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，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。在這些癥狀出現之前，非ASIC電路將具有平坦的內襯。

2.1電氣連接

每個設備需要功率（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內部連接到底盤。在電噪聲環境中可能需要屏蔽，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頻率計數器

頻率計數器是一個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。可以寫入控制位來選擇某些特征。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讀計數器命令

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