Датчик зенитного угла инклинометра

 

О П И С А Н И Е 1н1649835

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное и авт. свпд-ву (22) Заявлено 09.01.76 (21) 2314999/22-03 (51) М. Кл.

Е 21В 47/02 с присоединением заявки че (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР о делам изобретений и открытий (43) Опубликовано 28.02.79. Бюллетень Ме 8

I ! (45) Дата опубликования описания 28.02.79 (53) УДК 622.241.7 (088.8) (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

А. Б. Благовещенский, Р. В. Китманов и А. И. Фионов

Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт геофизических исследований геологоразведочных скважин (54) ДАТЧИК ЗЕНИТНОГО УГЛА ИНКЛИНОМЕТРА

Изобретение относится к геофизической аппаратуре, в частности к приборам для измерения угла отклонения от вертикали ствола скважин.

Известен датчик зенитного угла, содер- 5 жащий чувствительные элементы, выполненные в виде подвешенных маятников, ограниченных упорами,(1).

Известен также датчик с несколькими параллельно установленными консольными 10 пластинами различной жесткости (2).

Так как при отклонении инклинометра от вертикали свободный конец пластины выходит из положения равновесия, на пластину действует изгибающая сила, пропорцио- 15 нальная синусу угла отклонения. Деформация пластины под действием этой силы преобразуется тензопреобразователями в выходной сигнал датчика.

Недостатком описанного датчика зенитного угла инклинометра является ограниченность диапазона измерений, связанная с тем, что приращение силы, изгибающей пластину, пропорционально косинусу угла 25 отклонения. Вследствие этого сигнал датчика практически сохраняет линейность лишь до 20 . При больших углах чувствительность датчика падает, чем дальше, тем заметнее. 30

Цель изобретения — линеаризацпя характеристики измерения.

Эта цель достигается тем, что в датчике несколько чувствительных элементов с одной степенью свободы, имеющих одинаковые характеристики, например консольные пластины с утяжеленными свободными концами и с тензопреобразователями, повернуты один относительно другого на некоторый заданный угол. Плоскости перемещения свободных концов чувствительных элсментов при этом совпадают или параллельны один другому, а их перемещение с двух сторон ограничено упорами таким образом, что когда при наклоне инклинометра конец одного из чувствительных элементов, находящихся в рабочем зазоре между упорами, достигает упора, в свой рабочий зазор выходит следующий элемент. Электрические цепи чувствительных элементов, например тензопреобразователи одного знака деформации, соединены последовательно.

На чертеже изображен предлагаемый датчик зенитного угла инклинометра.

В рамке-эксцентрике 1 консольно жестко закреплены упругие пластины 2 с тензопреобразователями 3 и 4 и грузом 5 на концах. В плоскости перемещения свободных концов пластин 2 с грузами 5 и на их уровне установлены упоры 6. Пластины 2 уста649835

Составитель И. Карбачинская

Техред Н, Строганова Корректор О. Тюрина

Редактор 3. Ходакова

Заказ 80/8 Изд. № 189 Тираж 657 Подписное

НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4)5

Типография, пр. Сапунова, 2 повлены одна относительно другой под заданными углами. Тензопреобразователи 3 положительной деформации на всех пластинах соединены последовательно, также соединены тензопреобразователи 4 отрица- 5 тельной деформации.

Работа датчика зенитного угла инклинометра основана на том, что при заданных углах установки пластины 2 при любом наклоне инклинометра в допустимых преде- 10 лах в рабочем зазоре между упорами 6 находится утяжеленный грузом 5 конец лишь одной из пластин 2. Утяжеленные концы остальных пластин 2 в этот момент прижаты составляющей силы тяжести к упорам 6. 15

По мере изменения угла наклона инклинометра каждая из пластин 2 в расчетном интервале проходит рабочий зазор от одного упора 6 до другого, при этом в тот момент, когда работающая пластина дохо- 20 дит до упора и ее дальнейшая деформация прекращается, в рабочий зазор выходит следующая пластина.

Благодаря последовательному включению тензопреобразователей общая характе- 25 ристика датчика является суммой последовательных участков-характеристик отдельных пластин 2 с тензопреобразователями.

Поскольку выбор угла установки каждой пластины 2 и ее упоров 6 определяется по 30 условиям максимальной крутизны и линейности преобразования «угол — сопротивление» этой пластиной в ее рабочем диапазоне, общая характеристика датчика является линейной, а диалазон измерений датчи- 35 ка выбором достаточного количества пластины может быть доведен до 180 .

Для исключения деформации пластин 2 с тензопреобразователями 3 и 4 датчика в нерабочем (вертикальном) положении за- 40 зоры между упорами 6 устанавливаются эксцентрично относительно пластин 2 так, что свободный конец пластины 2 с грузом

5 отходит от упора 6 только при прохождении этой пластиной вертикали. 45

Техническая эффективность изобретения заключается в значительном расширении диапазона измерений угла отклонения скважины от вертикали с сохранением высокой чувствительности и линейности по всему 50 диапазону.

Формула изобретения

Датчик зенитного угла инклинометра, содержащий рамку-эксцентрик, ряд чувстви- 55 тельных элементов, выполненных в виде пластин с укрепленными на одном конце грузами, а на другом — тензопреобразователями, и упоры, отличающийся тем, что, с целью линеаризации характеристики измерения, чувствительные элементы выполнены идентичными и расположены под углом друг к другу.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 312141, кл. G 01С 9/16, 1971.

2. Заявка № 2189267/03, кл. Е 21В 47/02, 1975, по которой принято решение о выдаче авторского свидетельства.