Устройство для измерения углов разворота

 

Союз .Советски»

Социалистически»

Реслублик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (бт ) Дополнительное к авт. свид-ву (5l )NL. Кл. (22) Заявлено 11.07. 79 (23) 2794632/22«03

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

Эиудврстввииый камитвт

CCCP аа йалввт извврвтвиий и еткрытий (53) УДК622.241.. 7(088.8}

Опубликовано 23.08.81. Бюллетень М 31

Дата опубликования описания.23.08.81

H.- А. Бачмаиов (72) Автор изобретения

l. I

J j (7! ) Заявитель

1 и техники разведки / (54). УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВ РАЗВОРОТА

Изобретение относится к техническим измерениям и может быть использовано для определения угла поворота вала, например, угла разворота скважинного прибора вокруг своей оси. На основе этого устройства могут быть созданы датчики уг лов пространственного положения сиважин- . ного прибора (азимут, зенитный и aicaдальный угли).

Известно устройство для измерения уг« лов положения прибора в скважине,i«апчающее корпус, источник света, нрнемник лучистой энергии и. расположенный между . ними с возможностью повороте экран, выполненный из непрозрачного материала в форме плоского кулачка.(1).

Недостатками указанного устройства кроме технологических трудностей: изготов лен«я, являются зона нечувствительности . при .переходе от участка кулачка малого диаметра к участку кулачка болыпого диа» метра, люфт оси вращения кулачка,.шероховатость рабочей поверхности и оседание на этой поверхности частичек пыли и вла»

2 ги, В подземных условиях эксплуатации прибора в скважине, создают на выходе приемника лучистой энергии фон помех, снижающих чувствительность и точность работы преобразователя.

Ha ñò8áèù íîcòü работы прибора вли« нет изменение параметров источника света от- температуры, питающего напряже ния и времени работы, изменение пара метров приемника лучистой энергии от .окружаюавй температуры и влажности, врв меня работы и флуктуаций питающего на» пряжения,,оседание частичек пыли и влаги на рабочие поверхности источника и приемника лучистой энергии.

Известен также прибор для орнентиро ванин искусственных отклонителей в casa вине, включающий источник и приемник света и распсшоженный между. ними saci с- радиальной прорезью, снабженный use сом, «оторый расположен диаметрально

npei èsîíî«îæéî радиальной прорези 2)„

3 88

Однако.это устройство не может быть применено для измерения плоских углов, так как он только вырабатывает сигнал в момент заданного разворота искусственйого отклонителя, т.е. работает по принципу: есть сигнал — отклонитель сориентирован, нет сигнала - отклонитель находится в неизвестном положении.

Иель изобретения - повышение чувствительности и точности измерения.

Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено держателем, связанным с двигателем, двумя прозрачными дисками, один из которых имеет непрозрачное кольцо с прорезью, дополнительным приемником, при атом приемники ус ,тановпены радиально на держателе, одинна уровне радиальной прорези диска, а другой - на уровне прорези непрозрачного колйца,.а диск с непрозрачным кольцом расположен между источником света и диском с радиальной прорезью.

На кг. 1 представлена конструкция устройства для измерения угла поворота вала; на фиг. 2 - график импульсов электрической энергии, возбуждаемых в приемниках света.

Устройство содержит непрозрачный циск 1 с радиальной щелью. Диск 1 расположен между источником света 2 и приемниками лучистой энергии 3 и 4 закрепленными радиально на держателе 5. Держатель,5 приводят во вращение с постоянной угловой скоростью са. с помощью двигателя 6 Диск 1 закреплен на оси 7, вращающейся в подшипниках 8, и расположен между прозрачными дисками 9 и 10.

Ка повер щости диска 10 нанесено непро зрачное кольцо 11 с радиальной прорезью.

Радиальная прорезь кольца 11 формирует опорный поток лучистой энергии 12, взаимодействующий с приемником лучистой энергии 3. Радиальная прорезь диска 1 формирует информационный поток лучистой энергии 13, взаимодействующий с приемником лучистой энергии 4. Все элементы измерительного устройства размещены в корпусе 14 устройства. Ocb 7 устройства с помощью муфты 15 соединяется с валом 16 исследуемого.обьекта 17, например скважинного прибора.

На фиг. 1 показан момент в статике,. когда опорный поток лучистой энергии 12 падает на приемник 3, а информационный

Ноток лучистой энергии 13, сформированйый прорезью диска 1, падает на поверхябсть держателя 5.

B этом случае электрическое сопротив лзние освещенного приемника 3 минималь

7486 4 но, а затемненного приемника 4 — максимально.

Предлагаемое устройство для измере- . ния плоских углов работает следующим о6разом.

При вращении держателя 5 с постоянной угловой скоростью ug на приемники лучистой анергии возцействуют световые потоки. На приемник 3 — опорный по 0 ток лучистой энергии 12, а на приемник

4 - информационный поток лучистой энергии 13. В приемниках возбуждаются кратковременные импульсы электрической энергии (фиг. 2). В момент времени Ь,, ко ца приемник 3 проходит прорезь непрозрачного кольца 11, в приемнике 3 возбуждается опорный электрический импульс

U„(tj, а в момент времени kg, .когда приемник 4 проходит щель непрозрачного диска 1 в приемнике 4 возбуждается информационный алектрический импульс U (t)Время Г между возникновением импульса Ц (Ф)относительно импульса U<(t) несет информацию о значении угла поворота диска 1 относительно щели непрозрачного кольца 1 1.

При вращении диска 1 (валом 16 обь екта 17) относительно щели кольца 11, на джке 10 время t С изменяется в соответствии с углом поворота J -gmcaa.

1. Таким обрезом, Ф есть некоторая фу угла : = Ц.В . б -. зованное электронными блоками в электрический сигнал, передается по линии связи в блоки для преобразования и регистрации непрерывных значений угла поворота диска 1. Для укрощения чертежей ати блоки на фиг. 1 не цокязаньь

По сравнению с известными приборами

4о прецлагаемое устройство для измерения плоских углов обладает высокой стабильностью, точностью и повышенной чувствительностью в работе.

Изменение параметров источника и

<5 приемника лучнстой энергии от температу ры, времени работы, колебаний питающего напряжения и цругик условий эксплуатации приборов не влияет на точность работы устройства, так как информацию о значе50 нии угла несет время между импульсами.

Применяя известные в импульсной технике методы Обработки импульсных сигналов, можно создать прибор, в котором форма и амплитуда этик импульсов практичес55 ки не Влияет на стабильность и 70чнОсть показаний предлагаемого устройства. По указанным выше причинам оседание частичек пыли и влаги на поверхности чувстви5 Ì7486... 6 тельных элементов, некоторое отклонение ...Особенно эффективно цредлдгдемое устот- точности изготовления деталей устрой- ройство может быть применено в геолого.сгва также, практически, не влияет iia разведочной технике для создания новых стабильность, чувствительность к точность приборов, предназначаемых; измерять р . работы предлагаемого измерительного g лы пространственного положения скважк устройства. ны в средах с любой магнитной воснриимПредлагаемое устройство в отлички от чивостью. известных при оров имеет посто р б ов имеет постоянную и Повышенная чувствительность, точность высокую чувствительность во всем диана- к стабильность в работе таких скважинзоне от 0 до 360 измерения нлосккх jg ных приборов позволяет более оперативно углов. Применяя известные в радиоэлвк- и точно определять пространственное по тропике методы измерения в л и меренкя в ленных кн- ложвние скважины и своевременно приме,тврвалов можно получить высокую чувст- нять меры для предотвращения отклонения вительность предлагаемого устройства..,скважины от заданного направления. Это

Так, например, при скорости вращения дери sсвою очередь,,как известно, является жателФ с цриемииками 4: об/с измерения . резервом повышения эффективности геоло- временных интервалов 10 с можно йоду- гораэведочных,рабог. ь.п чить чувствительность устройства 1,3: .

Точность работы устройства, по сравнению с известными приборами, может 26 Ф.о р м у:л а и з о б р е т е н и я быть повышена известными в измеритель ной технике методами накопления и усред- . Устройство для измерения углов раэ нвния единичных наблюдений по формуле ворота, преимущественно скважинных при4 . боров содержащее корпус, источник света, Ю ф Я у- . 25 приемник, дкек с радиальной прорезью, где 6х - среднее квадратичное отклоне- о т л и ч а ю щ в е с я тем., что, с ценив (погрешность) результата лью повышения чувствительности и точносизмерения при п агсчетах; счетах; ти измерений, оно снабжено держателем, ох — среднее квадратичное ее квадратичное отклоне» связанным с двигателем, двумя про

I ние (погрешность) результата . 39 Жвачными дисками, один из кото, измерения прк одном отсчете; рых иМеет непрозрачное кольцо с прорва - число отсчетов на точке на- эью, дополнительным приемником, при этом приемники установлены радиально блюдений.

TsK например, при укаэанной вьцпе ско- .на держателе, один — на уровне радиальрости вращения держателя с нрквмнккамк 35 ной прорези диска, а другой - на уровне

1 об/с и времени наблюдений на одной прорези непрозрачного кольца, а диск с точке в скважине 100 с, получим 100 . непрозрачным кольцом расположен между (сто оборотов держателя с приемниками, источником света и диском с радиально» .6 соответствующее ста отсчетам). прорезью.

Следовательно, точность измерений в Источники информации, этом случае новышввгся в овышввгся в 10 раэ.. принятые во внимание при экспертизе

Рассмотренная методика повьпяейия 1. Авторское свидетельство СССР по точности легко может быть всуществпеиа эаявке%2578988ЮЗ, an,Е 21 В 7/02, применением известных в импульсной тех» . 1978. нике схем измерении временных иятерва- 4 . 2. Авторское- свидетелство СССР

М 6079956, кл. Е 21 В 47/02, 1978» ,, лов.