Датчик угла отклонения от вертикали

 

О П И С А-Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДБТИЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (1 1) 597821 (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 09.02.77(21) 2450609/22-03 с присоединением заявки №(23) Приоритет (51) М. Кл.

Е 21В 47/02

Cv 01С 1/00

Гасудвротовнооэ комитат

Совотв Ммнвстров СССР во долом вэобретеай н оирютий (43) Опубликовано 15.03.78Бюллетень № 10 (53) УДК 623.241.7 (088.8) (45) Дата опубликования описания 22.03.78 (723 Авторы изобретения

М. М. Строигин, В. А. Турков и А. М, Хазен

Научно-исследовательский институт механики Московского ордена (И) Заявйтель Ленина и ордена Трудового Красного Знамени 1осударственного университета им, М. В. Ломоносова (54) ДАТЧИК УГЛА ОТКЛОНЕНИЯ ОТ ВЕРТИКАЛИ

Изобретение относится к области из мертттельяой техники. и может найти применение в телеметрической аппаратуре контроля процесса бурения при проведеиии геофизических измерений в скважине, е

Известен датчик угла отклонения, содержащий феррозоиды, электромагнит (1 .

Наиболее близким к предлагаемому является датчик угла отклонения от вертикали, .одержаший феррозонд, электромагнит с якорем и катушкой питания с сердечником, неподвижный полюсный наконечник, выполненный в виде конуса, н подвижный в вице шара 1.2 .

Известные датчики имеют большие га» бариты, что затрудняет проведение геофизических измерений в скважине. Наличие потоков рассеивания ухудшает необходимый для работы датчика радиально-сферический вид магнитного поля и области поверхности наконечника, так как часть магнитного поля замыкается на поверхность датчика.

Целью изобретения является повышение точности измерения за счет улучшения характернстики магнитного поля электромагнита.

Поставленная цель достигается тем, что катушка питания с сердечником электромагнита установлена на основании конуса полюсного наконечника вдоль его оси, а якорь электромагнита выполнен съемным, На чертеже представлен датчик угла отклонения от вертикали в разрезе. Он сотО держит кольцевой феррозонд 1 с обмотками питания н выхода, расположенный под коническим полюсным наконечником 2. Непосредственно с последним соединен цилиндрический сердечник Э катушки 4 питата ння электромагнита, причем дыаметр ка» тушки не превышает диаметр основания конуса. Подвижный полюсиый наконечник 5 выполнен в виде шара, перемещающегося по поверхности RKop% 6 электромагнита.

20 Оба полюсных наконечника, сердечник, якорь электромагнита и корпус 7 датчика изготовлены из магиитомягкого материала и составляют магнитную цепь.

Внешние части магнитопровода экрани25 руют феррозонд 1 от воздействия посто. 3

41онн33х маГнитных полей, Смена QKopH не . требует демонтажа датчика и ие нарушает

ОсноВнОГО конструкторского принцип& GI o построения, что позволяет получить нужную зависимость величины выходного сигнала от угла отклонения, так как зто зависит от формы поверхности якоря, которая в общем случае является криволинейНэ.

Датчик работает следуюп3им образом. 30

Обмотку питания феррозонда 1 подклю чак3т к генератору переменного тока а, катушку 4 электромагнйта - к источнику постОяниОГО . тока, 33ри Вертикальном поло жеиии датчина подВН3кнь3й полн3снэй 338К9 33 нечник 5 находится . точно В центре якоря

6 .Под феррозоидом. Сэставляющ33я магнит=

КОГО поля ь 33лэсиости сердечника ферр0 .; зонда, 3333 которую оН реаг33рует, 13pBK é яки раВБВ 33улю для напраВления чувствя» я) тельна:ти феррозонда, ЗДС. Иа концах вы

КО333ийх обмоток равна иулк4

11ри Отклонении ..датчика от Вертикали яа некоч Орь3Й уГОл подвижный пэл3осный иакояечиик перемещается В новое положе Я5

we, при этом нарушается симметрия магиитнОГО поля НОИВляется компонента маГ нитного поля, лежащего в плоскости сер дечника феррозэнда, которую мэжно разложить на состав33як3щие по направлениям:30 чувствительности феррозон33а, На концах выходиь1х обмоток появляется ЭДС удвоенной частоты питания феррозонда, амплитуда которой пропорциональна измеряемым компонентам поля, т. е, пропорциональна углу 35 отклонения от вертикали.

Размещение катушки 4 питания электромагнита на сердечнике Э непосредственно соединенном с коническим пэлюсным наконечником, пэзвсляет уничтожить зазор 40 между якорем 5 и корпусом 1, Таким образом, поперечный размер датчика резко сокращается, к таму же, исчезает поток рассеивания с якоря на поверхность корпуса, что улучшает характеристику магнитного поля и уменьшает потери катушки питания.

Кроме того, выполнение якоря электромагнита съемным позволяет получать различные зависимости величины выходногo сигнала от угле отклбнения. Так, например, применяя в датчике якорь, поверхность которого имеет вид полусферы, располагая феррэзэид в геометрическом центре движения подвижнОГО полюсноГО накэиечника и уста33авл31вая Острие конуснэгэ 33епэдвиж» ного наконечника непосредственно над феррэзондэм, получают синус оидальную заВН симость выходного сигнала от угла отклонения от вертикали. 8 случае замены якоря с полусферической поверхностью на якорь с поверхностью, выполненной как сегмент шаровой поверхности больш го ра диуса, расширение увеличивается, хотя при этом диапазон измеряемого угла сужается.

А., если поверхность типа элемента элипсэида будет такой, что при увеличении угла отклонения от вертикали расстояние

МЕЖДУ ПОДВИЖНЬЗМ И НЕПОДВИЖНЫМ IIOJHOC» ными наконечниками с окращается1 То мож но получить и линейную зависимость величины выходного сигнала От угла отклонения.

Йредлагаемый датчик обеспечивает возможность геофизических измерений в скважинах малого диаметра, требуется

1 меньше материала на его изготовление и меньше потребляемая егэ электромагнитом мощность, улучшаются и расширяются характеристики датчика, например, пэ каче ству магнитного поля, по форме выходного сигнала как функции угла отклонения.

Формула изобретения

1, Датчик угла отклонения от вертикали, содержащий феррэзэнд, электромагнит с якорем и катушкой питания с сердечником, неподвижный пэлюсный наконечник, выпол ненный в виде конуса, и подвижный в виде шара, отличающийся тем, чтэ, с целью повышения точности изме» рения за счет улучшения характеристики магнитного поля электромагнита катушка питания с сердечником электромагнита ус тановлена на основании конуса .полюсного наконечника вдоль егэ эси.

2. Датчик пэ и. 1, о т л и ч а юа.* и и с я тем, чтэ якорь электромагнита

ВЫПОЛНЕН СЪЕМНЫМ.

33стбчники информации, принятые Во вни мание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

N3 492649, кл. Е 21 В 47/02, 197.4.

2, Авторское свидетельство СССР

¹ 488915, кл. Е 21 Б 47/02, 1974.

Составитель И Карбачинская

Редактор Т, Юрчикова Техред А, Алатырев Корректор А, Лакида.

Эаказ 2306/26 Тираж 734 П одпис ное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

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