Устройство для измерения зенитного угла

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЗЕНИТНОГО УГЛА, включающее корпус , рамку, источник и приемник света, диск с отвесом, установленный с возможностью вращения вокруг оси, перпендикулярной оси корпуса, отличающееся тем, что, с целью упро111,ения конструкции и повышения точности измерения, оно снабжено подводящими и отводящими световодами, а на диск нанесена кодовая маска с концентрично расположенными кодовыми дорожками, число которых определяет разрядность кода, при этом источник и приемник света размещены вне корпуса и связаны с кодовыми дорожками световодами, выходные рабочие сечения которых имеют прямоугольную форму, причем световоды расположены один против другого по разные стороны диска и по его радиусу, длина каждого выходного сечения световодов равна суммарной ширине кодовых дорожек.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

УЦ4 E 21 В 47/Q22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3724688/22-03 (22) 12.04.84 (46) 23.09.85. Бюл. № 35 (72) Г. А. Тюняев и Л. Е. Осокина (71) Фрунзенский политехнический институт (53) 622.241.7 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 543742, кл. Е 21 В 47/022, 1974.

Авторское свидетельство СССР № 926260, кл. Е 21 В 47/022, 1980. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЗЕНИТНОГО УГЛА, включающее корпус, рамку, источник и приемник света, диск с отвесом, установленный с возможностью вращения вокруг оси, перпендикуляр„„SU,:„1180493 A ной оси корпуса, отличающеес» тем, что, с целью упройения конструкции и повышения точности измерения, оно снабжено подводящими и отводящими световодами, а на диск нанесена кодовая маска с концентрично расположенными кодовыми дорожками, число которых определяет разрядность кода, при этом источник и приемник света размещены вне корпуса и связаны с кодовыми;,îðîæêàìè световодами, выходные рабочие сечения которых имеют прямоугольную форму, причем световоды расположены один против другого по разные стороны диска и по его радиусу, длина каждого выходного сечения световодов равна суммарной ширине кодовых дорожек.

1180493

Изобретение относится к измерительной технике, а именно,к геофизическим исследованиям скважин, и может быть использовано в геологоразведочной технике при разработке малогабаритных инклинометров, а также других приборов.

Цель изобретения — упрощение конструкции и повышение точности измерения.

На фиг. 1 приведено устройство для измерения зенитного угла в любой плоскости; на фиг. ф ф — т же, для измерения зенитного"угла в апс льной плоскости; на фиг. 3 — ориаегр и) оеиии иоиовой иаеки; на фиг. 4 — Ъ вЂ” в !рианты используемых сечений световодов. Устройство дМФзмеревния зенитного угла (фиг. 1). содержит корпус 1 скважинного прибора, с которым жестко связаны опоры 2 н 3. Й опорах 2 и 3 на осях в подшипниках

4 установлена рамка 5 с отвесом 6. Ось вращения рамки совпадает с осью прибора.

В жестко связанном с рамкой 5 (фиг. 1) или с корпусом 1 (фиг. 2) держателе 7 установлен с возможностью вращения в подшипниках 8 диск 9, ось 10 вращения которого установлена перпендикулярно оси прибора. Диск имеет отвес 11. На диск 9 нанесена кодовая маска 12, состоящая из концентрично расположенных кодовых дорожек (фиг. 3). Активные участки 13 каждой кодовой дорожки имеют возможность пропуска света определенной длины волны. По оое стороны диска 9 по его радиусу располо::кены одна против другой выходные плоскости 14 подводящего 15 и отводящего 16 световодов, перекрывающие все кодовые дорожки. В качестве световодов могут быть использованы световоды любой конфигурации, имеющие выходное рабочее сечение прямоугольной формы.

Г1одводящий 15 и отводящий 16 световоды связаны соответственно с источником 17 света и приемником 18 света, расположенными вне скважины. С приемником 18 света связан блок 19 обработки, а с блоком 19 обработки связан блок 20 индикации.

Рассмотрим конструкцию кодовой маски

HB примере четырехразрядного кода Грея (фиг. 3). Кодовая маска 12 имеет 4 кодовые дорожки, каждая из которых разбита на 16 частей, причем активные участки 13 кодовой дорожки 1-го (младшего) разряда пропускают свет длиной волны 1., активные участки дорожки 2-ro разряда пропускают свет длиной волны 2, 3-го разряда — 3 и 4-го — — 4.

Подводящий световод 15 освещает все

4 кодовые дорожки, причем в зависимости

or положения диска 9 на оси будут освещаться их активные или пассивные участки.

Совокупность активных и пассивных участков дорожек кодовой маски, попавших в поле действия света, задает кодовую комбинацию, для которой активный участок соответствует логической «1», пассивный участок соот четствует логическому «О».

2

В таблице приведены кодовые комбинации 4-разрядного кода Грея и соответствующие им сигналы, подаваемые в отводящий световод, причем наличие импульса света заданной длины волны означает присутствие

«1» в соответствующем разряде, а его отсутствие — наличие «О».

В соответствии с таблицей каждой кодовой комбинации соответствует определенное значение зенитного угла, взятое с шагом Л 8, где Л 8= Q;. — 8;.

Устройство для измерения зенитного угла (фиг. 1) работает следующим образом.

От источника 17 света по световоду 15 свет подается на кодовую маску диска 9 и, пройдя через соответствующие активные участки, свет определенных длин волн попадает в отводящий световод 16 и поступает в приемник 18 света, а с него в цифровом виде — в блоки 19 обработки и 20 индикации. В исходном состоянии, когда корпус 1 прибора расположен вертикально, на диске 9 устанавливается нулевая кодовая комбинация 0000, соответствующая углу Но. При отклонении корпуса 1 от вертикали в любом направлении рамка 5 под действием отвеса 6 ориентируется вместе с преобразователем угол — код в апсидальной плоскости, а кодовый диск 9 под действием отвеса 11 возвращается в исходное положение, поворачиваясь вокруг своей оси.

Вместе с корпусом 1 отклоняются и торцы световодов 15 и 16.

Угол отклонения равен зенитному углу, значение которого считывается с кодовой маски отводяшим световодом в соответствии с таблицей. Например, если диск повернется на угол Bg, то через активные участки кодовой маски пройдет свет с длинами волн 14Хз4, который поступит на приемник 18 света, с выхода которого будет передана на блок 19 обработки эквивалентная ему кодовая комбинация 1101, а из блока 19 обработки сигнал поступит на блок

20 индикации.

Устройство, показанное на фиг. 2, работает аналогично, только в нем не происходит ориентирования преобразователя угол †к в апсидальной плоскости ввиду отсутствия ориентированной рамки.

При увеличении количества кодовых дорожек будет увеличиваться разрядность кода, а принцип работы устройства не изменится.

Предлагаемое устройство по сравнению с известным проще по конструкции, так как в нем аннулированы электродвигатель и три диска. Вынос источника и приемника света за пределы прибора позволяет значительно уменьшить габариты скважинного прибора, что очень важно для обеспечения возможности использования устройства в скважинах малого диаметра. Использование в устройстве световодов, связывающих кодовую маску с источником и приемником света, обладающих высокой разрешающей спо80493

Сигнал в отводящем световоде

Зенитный угол

Кодовая комбинация

0000

0001

0011

0010

0110

0111

0101

0100

1100

1101

1110

Вг

1010

1011

1001

1000

11

3 собностью, также позволяет существенно уменьшить габариты скважинного прибора.

Предлагаемое устройство обладает также повышенной точностью по сравнению с известным. Повышение точности осуществляется за счет возможности использования кодового диска с большим числом разрядов и высокой разрешающей способностью, характерной для оптических преобразователей, использующих световоды. Например, при диаметре одного волокна световода, рав4 ном 0,1 мм, диаметре кодового диска 4 см и числе разрядов (например, кода Грея), равном 10, можно получить точность измерения порядка О,l о о. Повышению точности способствует также использование для передачи сигнала из скважин на поверхность световодов, обладающих высокой помехоустойчивостью, что очень важно при использовании скважинного прибора в устройствах, в которых установлены рарличнь1е электрические механизм ы, например ввгрунтопроходческих машинах..

1180493

Редактор H. Тупица

Заказ 5666 27

Составитель A. Цветков

Тсхрсд И. Верее Корректор О. Луговая

Тираж 539 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4)5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4