Устройство для измерения отклонения объекта от вертикали

 

О П И С А Н И Е ()769326

ИЗОБРЕТЕН 8$I

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное z авт. свид-ву— (22) Заявлено 09.1,1.78 (21) 2683080/18-10 (51) М.Кл з 6 01 С 9/06

G01 С 9/16

Е 21 В 47/022 с присоединением заявки— (23) Приоритет—

Государственный комитет

СССР пв делам изобретений и открытий (43) Опубликовано 07.10.80. Бюллетень № 37

Ф (53) УД К 528.541 (088.8) (45) Дата опубликования описания 14.10.80 (72) Автор.ы изобретения

А. И. Трофимов, В. В. Попов и А. Л. Торгашов (71) Заявитель

Томский ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. С. М. Кирова (54) УСТРОЙ СТ ВО ДЛЯ ИЗМЕР EH ИЯ

ОТКЛОНЕНИЯ ОБЪЕКТА ОТ ВЕРТИКАЛИ

Изобретение относится к области измерительной техники и .предназначено для определения искривления скважин малого диаметра при малых углах отклонения от вертикали (до,З ) .

Известны устройства для измерения кривизны скважин, основанные на преобразовании отклонения маятника от вертикали в электрический сигнал.,В качестве электрических,преобразователей в них ислоль- 10 зуются главным образом индуктивные и емкостные преобразователи (1). Общим недостатком устройств являются большие габариты, что делает невозможным использование их для измерения искривления 15 скважин малого диаметра, и низкая чувствительность. Их применяют для измерения больших углов искривлений оси скважины.

Кроме того, емкостные преобразователи имеют уровень полезного сигнала, соизмеримый с наводками соединительных линий, поэтому их вторичная аппаратура располагается вместе с датчиком, чтобы свести к 25 минимуму длину соединительной линии.

Располагать же вторичную аппаратуру непосредственно у датчика при измерении кривизны скважин малого диаметра не представляется возможным.

Емкостные и индуктивные преобразователи имеют нелинейные выходные характеристики, что также затрудняет их применение в датчиках для измерения кривизны скважин.

Известно также устройство, содержащее стаканчик с жидкостью, к дну которого прикреплены два пьезоэлемента. При отклонении корпуса датчика от вертикали изменяется уровень жидкости над пьезоэлементами, что приводит к изменению выходного сигнала (2).

Недостатком данного устройства является зависимость выходного сигнала от уровня жидкости в стаканчике, что приводит к погрешности измерения.

Устройства для измерения малых углов отклонения от вертикали скважин малого диаметра могут быть построены также на основе ультразвукового, преобразователя.

Устройство содержит генератор, измерительную схему и датчик, выполненный в виде кюветы, заполненной жидкостью. В верхней части кюветы жестко закреплены кронштейн с тремя шарнирно подвешенными плоскопараллельными пьезоэлементами, два из которых, приемные, расположены симметрично относительно третьего— излучающего. При этом приемные пьезоэлементы погружены в жидкость налолови769326 ну, а излучающий — полностью. При изменении наклона корпуса датчика изменяется уровень жидкости под каждым из приемных пьезоэлементов, что приводит к изменению их выходных сигналов (3 . .Недостатком этого устройства является также зависимость выходного сигнала от уровня жидкости в кювете, который изменяется особенно сильно при .повышенных температурах. Точность измерений снижается также при наличии вибрации (колебаний уровня). Кроме того, характеристики пьезоэлементов и жидкости со временем и при колебаниях температуры изменяются.

Целью изобретения является повышение точности путем уменьшения действия. изменения температуры и вибрации на результаты измерений, а также осуществление контроля настройки шкалы измерительного прибора в процессе измерений.

Цель достигается тем, что устройство, содержащее 1датчик, выполненный;в виде кюветы, заполненной жидкостью с помещенными в нее пьезоэлементами, один нз которых — излучающий закреплен на маятнике, подвешенном в плоскости,,параллельной плоскости расположения приемного пьезоэлемента, и подключен к генератору электрических колебаний, а также измерительный прибор, снабжено дополнительно тремя парами пьезоэлементов, жестко закрепленных в кювете,,причем пьезоэлементы в каждой. паре расположены друг от друга на расстоянии, соответствующем двум крайним и среднему положениям подвижного излучающего пьезоэлемента относительно приемного, половина пьезоэлементов, укрепленных на стенке кюветы, подключена к измерительному прибору, а остальные — к генератору электрических колебаний.

На чертеже, приведена принципиальная схема устройства.

Устройство содержит кювету 1 с эталонной жидкостью, пьезоэлементы 2 — 9, генератор,10 электрических колебаний и измерительный прибор 11. Пьезоэлементы 2, 4, 6 и 8 закреплены на внутренней стенке кюветы, пьезоэлемент 8 шарнирно подвешен на кронштейне 12, пьезоэлементы 5, 7 и 9 закреплены на кронштейнах 18 и 15 соответственно. Пьезоэлементы 8, 5, 7 и 9 подключены к тенератору 10, а пьезоэлементы

2, 4, 5 и 8 — к схеме, содержащей измерительный прибор .1il. Пьезоэлементы 2 и 8 являются ра бочими, пьезоэлементы 4 и 5 соответствуют крайнему левому, пьезоэлементы 6 и 7 — среднему, а пьезоэлементы

8 и 9 — крайнему правому положениям подвижного пьезоэлемента 8 относительно неподвижного пьезоэлемента 2.

Устройство, работает следующим образом.

Зо

Формула изо бретения

Устройство для измерения отклонения объекта от вертикали, преимущественно для определения искривления скважин, содержащее датчик, выполненный .в,виде кюветы, заполненной жидкостью с помещенными в нее пьезоэлементами, один из которых, излучающий, закреплен на маятнике,,подвешенном в плоскости, параллельной плоскости расположения приемного пьезоэлемента, и подключен к генератору электрических колебаний, а также измерительный прибор, отличающийся тем, что с целью повышения точности и осуществления контроля настройки шкалы измерительного прибора в процессе измерений, оно снабжено, -дополнительно тремя парами пьезоэлементов, жестко закрепленных в кювете, причем пьезоэлементы в каждой паре расположены друг от друга на расстоянии, соответствующем двум крайним и среднему положениям подвижного излучающего пьезоэлемента относительно приемного, половина пьезоэлементов, укрепленных на стенке кюветы, подключена к измерительному прибору, а остальные — к генератору электрических коле бани й.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

При отсутствиии отклонения оси скважины от вертикали пьезоэлемент 2 занимает среднее. положение. Под действием, электрического напряжения от генератора

l0 он излучает механические колебания в направлении пьезоэлемента 2, на котором возникает электрическое напряжение, соответствующее середине шкалы прибора 11 измерительной схемы. Если скважина имеет кривизну, кювета наклоняется, влево или вправо, при этом изменяется расстояние между пьезоэлементами 2 и 8 и соответственно изменяется напряжение, снимаемое с пьезоэлемента 2, фиксируемое прибором измерительной схемы.

В случае изменения параметров пьезоэлементов или жидкости в процессе измерения от изменения внешних условий или во времени производится настройка шкалы показывающего, прибора путем подключения его к пьезоэлементам 4 — 9 соответствующим началу, середине и концу шкалы измерительного прибора.

В устройстве пьезоэлементы полностью погружены в жидкость, поэтому исключено влияние уровня жидкости на его метрологические характеристики. Возможность корректировки шкалы прибора в процессе измерений позволяет также существенно повысить стабильность и точность устройства и применять его для работы в широком диапазоне температур.

769326

Составитель Л. Колюбакина

Тех ред И. Пенчко Корректор И. Осиновская

Редактор О. Филиппова

Заказ 1232/1257 Изд. № 473 Тираж 810 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

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

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

1. Патент ФРГ № 12626 18, кл. 42 С

25/01, 1968.

2. Авторское свидетельспво СССР № 551515, кл. G 01 F 23/28, 06.О1.76.

3. Авторское свидетельство СССР № 532756, кл. G О! С 100, 14.04.75 (прототип).