Преобразователь угла наклона ин-клинометра

 

t

: wceGQK) 3lea с. ",< - - lpga. ™3AE к (1 1j7942I0

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик »» (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 07.03.79 (21) 2736177/22-03 с присоединением заявки № » » (51) М. К .

Е 21В 47/02

ГосудаРстеенный комитет (23) Приоритет по делам изобретений (43) Опубликовано 07.01.81. Бюллетень № 1 (53) УДК 622.241.7 (088.8) и открытий (45) Дата опубликования описания 07.01.81 (72) Авторы изобретения А. И. Фионов, А. Б. Благовещенский и P. В. Китманов (71) Заявитель Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт геофизических исследований геологоразведочных скважин (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА НАКЛОНА ИНКЛИНОМЕТРА

Изобретение относится к области геофизических исследований, а именно к устройствам для измерения углов.

Известны преобразователи зенитных углов в инклинометрах, содержащие прово- 5 димые плоскостью к апсидальной плоскости упругие консольно заделанные пластины с наклеенными тензорезисторами и с утяжеленными свободными концами (1).

Выходной сигнал этого преобразователя )О пропорционален синусу измеряемого зенитного угла. Это ведет к тому, что чувствительность преобразователя при достижении зенитного угла 60 составляет 0,5 от первоначального, а в дальнейшем падает на- 15 столько быстро, что область применения этих преобразователей практически и ограниничивается первыми 60 зенитного угла.

Известны также преобразователь зенит- 20 ного угла с расширенным диапазоном измерения и линеаризированной характеристикой, содержащей несколько чувствительных элементов с тензорезисторами. В них одинаково чувствительные элементы повернуты 25 относительно друг друга на заранее заданные углы, область перемещения свободного конца каждого из чувствительных элементов ограничена упорами таким образом, что при любом измеряемом угле в рабочем 30 зазоре находится только один из чувствительных элементов (2).

Известный преобразователь требует очень точной регулировки установки упоров, ограничивающих рабочие зазоры и тонкой настройки чувствительных элементов для идентификации их характеристик в рабочих зазорах.

Цель изобретения заключается в упрощении конструкции и повышении чувствительности преобразователя с линеаризованной в широком диапазоне измерения характеристикой.

Цель достигается тем, что в преобразователе угла наклона каждый последующий чувствительный элемент с тензорезисторами установлен ортогонально по отношению к последующему, а тензорезисторы на консольных пластинах включены последовательно. Причем, если последовательно включены тензорезистор одного чувстви.тельного элемента с положительным знаком деформации (растяжение) и тензорезистор другого чувствительного элемента с отрицательным знаком деформации (сжатие), преобразователь имеет рабочую область характеристики в диапазоне углов

0 — 90, если же последовательно включены тензорезисторы чувствительных элементов с одноименным знаком деформации, рабо794210

RI фиг. 2

Фиг.1 фиг.Л чая область характеристики преобразователя лежит в диапазоне углов 90 — 180 .

На фиг. 1 изображен преобразователь угла наклона; на фиг. 2 — схема соединения тензорезисторов для измерения углов в диапазоне 0 — 90 ; на фиг. 3 — то же, в диапазоне 90 — 180 .

Преобразователь состоит из чувствительных элементов 1 и 2, выполненных в виде консольно заделанных упругих пластин с грузом на свободном конце и с наклеенными у места заделки тензорезисторами, работающими на растяжение 3 и на сжатие

4. Чувствительные элементы 1 укреплены в рамке 5.

Действие преобразователя основывается на том, что когда рамкой 5 плоскость изгибания пластин чувствительных элементов 1 и 2 совмещается с апсидальной плоскостью, деформация пластины чувствительного эле- 20 мента 1 пропорциональна косинусу угла наклона инклинометра, а деформация пластины чувствительного элемента 2 — синусу этого угла. Соответственно, функциями косинуса и синуса измеряемого угла являют- 25 ся выходные сигналы, в которые эта деформация преобразуется тензорезисторами на каждом из чувствительных элементов.

Сложенные последовательным включением равномерных по знаку деформации тензо- 50 резисторов, как это показано на фиг. 2, эти сигналы дают на выходе преобразователя разность косинуса и синуса. Последовательное же включение одноименных по знаку деформации тензорезисторов — схема на З5 фиг. 3 дает сумму этих функций.

Из известных соотношений тригонометрии.

cos р — sin у =- соз (45 + ))/ 2, 10

cos q+ sin р = sin(45 + ))/2 следует, что в первом случае сдвиг косинусоиды на 45 обеспечивает измерение углов в диапазоне 0 — 90 с линейностью не более

4О О, во втором — с той же нелинейностью в диапазоне 90 — 180 . Уровень сигнала в каждом случае возрастает в 2 раза сравнительно с сигналом одиночного чувствительного элемента. Все это обеспечивает эффективность применения преобразователя угла наклона инклинометра.

Формула изобретения

1. Преобразователь угла наклона инклинометра, содержащий рамку, чувствительные элементы, выполненные в виде пластины с укрепленными на них тензорезисторами и грузами, о тли ч а ю щи и ся тем, что, с целью повышения чувствительности и упрощения конструкции, каждый последующий чувствительный элемент установлен ортогонально по отношению к предыдущему, а тензорезисторы соединены последовательно.

2. Преобразователь по п. 1, от л ич а ющи и с я тем, что, с целью обеспечения работы в диапазоне углов 0 — 90, тензорезисторы положительного знака деформации одного чувствительного элемента соединены последовательно с тензорезисторами отрицательного знака деформации второго чувствительного элемента.

3. Преобразователь по п. 2, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью обеспечения работы в диапазоне углов 90 — 180, последовательно включены тензорезисторы одного знака деформации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 620588, кл. Е 21В 47/02, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР № 649835, кл. E 21В 47/02, 1979.