Преобразователь зенитного угла Советский патент 1983 года по МПК E21B47/02 

Изобретение относится к-нефтепро мысловой геофизике и может использо ваться для измерения отклонения оси буровых скважин от вертикали. Известно устройство для измерения угла наклона скважины, содержа .щее корпус, укрепленный на кардан ном подвесе, магнитный маятник-и. преобразователь угла наклона. Известно также устройство для контроля комплекса параметров тра-i ектории скважины, содержащее датчик кривизны, датчик азимута, преобразователь угла поворота, выполненный в виде синусно-косинусного трансформатора C2J , Недостатком известных устройств является невозможность определения углов ориентации скважинного прибора без дополнительных преобразований. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является ци ровой преобразователь зенитного угла инклинометра, содержащий синусно косинусный трансформатор СКВТ (датчик зенитного угла), генератор, под ключенный к СКВТ,. усилители, подклю ченные входами к обмоткам СКВТ, а выходами к RC-фазовращателю, преобразователь фаза-временной интервал, подключенный к фазовращателю а выходом - к регистрирующему устройству зз . Недостатком известного уст эойства является низкая точность измерен зенитного угла из-за неточной установки ротора СКВТ под действием экс центричного груза, что объясняется трением в скользящих контактах и по шипниках СКВТ, а наличие скользящих контактов понижает надежность устройства. Низкая точность известного устройства определяется также отличием огибающих выходных напряжений СКВТ от гармонического сигнала из-за наличия поперечной реакции якоря (статора) СКВТ 4.3- . Цель изобретения - повышение надежности и точности измерения зенитного угла. Указанная цель достигается тем, что преобразователь зенитного угла, содержащий синусно-косинусный трансформатор, генератор, подключенный к син.усно-косинусному трансформатору, усилители, подключенные входами к обмоткам синусНо-косинусного трансформатора, а выходами к КСфазовращателю, преобразователь фаза-временной интервал, подключенный входом к фазовращателю, а выходо к регистрирующему устройству, снаб-; жен индуктивностью и четырьмя ре-: зисторами, при этом один из резисторов подключен к роторной обмотке, синусно-косинусного трансформатора, остальные резисторы соединяют выхоЪ генератора со статорными обмотками синусно-косинусного транрформатрра и индуктивностью, а усилители выполнены по дифференциальной схеме, причем инвертирующий вход одного из усилителей и неинвертирующий вход др/гого подключены к статорным обмоткам синусно-косинусного трансформатора, а остальные входы усилителей объединены и подключены к индуктивности. На чертеже представлена функциональная схема преобразователя зенитного угла. Преобразователь зенитного угла содержит синусно-косинусный трансформатор 1 (датчик угла), индуктивность 2, резисторы 3-6, генератор 7, усилители 8 и 9/ RC-вращатель 10, преобразователь фаза-временной интервал 11, регистрирующее устройство 12. Преобразователь работает следующим образом. Генератор 7 записывает через резисторы 4-6 соответственно статорные обмотки СКВТ 1 и индуктивность переменным током, при этом обмотки СКВТ и индуктивность, а также резисторы образуют делители напряжения. При повороте ротора СКВТ 1 под действием эксцентричного груза меняются взаимоиндуктивности между статорными и роторной обмотками, а следовательно индуктивные сопротивле-, ния статорных обмоток и напряжения на них. Пренебрегая разбросом, параметров СКВТ, можно представить напряжения на его статорных обмотках в виде ,l2,Z2,.Xj,)-RZ, RXj,sine / (e-45°)5(i; VT-b(iVm) Sin(e-45«) ,(2) где/4 2(,); и - напряжение генератора полное сопротивление контура статорной обмотки СКВТ; 22полное сопротивление контура роторной обмотки; Xj - максимальное сопротивление взаимоиндуктивности между статорной и роторной обмотками; R - сопротивление резисторов 4б;0 - зенитный угол. , Величина индуктивности 2 выбирается такой, чтобы напряжение на ней было равно 4J при 0 4 5, т.е. 2 rKl lVO-«, ( В результате суммироЬайия с соответствующими знаками напряжений Ug, U4ft(2° усилителях 8 и 9 напряжения

на .выходе последних могут быть представлены в виде .

Ug,jj Q RXj s nOsin (6-45°),44) и „ д кУ-- РХ созв51п(е-45), (S)

. где К - коэффициент усиления усилй ёлей 8 и 9.

Эти напряжения поступают на RCфазовращатель, настроенный на частоту генератора. 7 (wR,(,1 ) , в результате чего фаза выходного напряжения фазовращателя изменяется пропорционально зенитному-углу

..

i Q,cO /,,

Ч. 11П®

вых8- вы5«.9

Шлходное напряжение фазовращателя 10 и напряжения генератора 7, фаза между которыми меняется пропорционально зенитному углу, поступают на входы преобразователя фаза-временной

интервал И, формирующий последовательность импульсов с длительностью,

пропорциональной зенитному углу. В регистрирующем устройстве 12 временной интервал заполняется импульсами высокой частоты/ которые преобразуются в код путем подсчета, а также производится усреднение и индикация результата измерения.

Предлагаемый преобразователь зенитного угла отличается от известных уст- . ройств тем,что в нем отсутствуют сколь.зящие контакты,что повышает точность установки ротора СКВТ под действием эксцентричного груза, а значит и точность измерения зенитного угли, а также надежность устройства.- Кро-. ме того, точность предлагаемого устройства выше, чем у известных устройств так как огибающие ыходных напряжений усилителей 8 и 9 принципиально являются гармоническими функциями в отличие от выходных напряжений СКВТ в устройстве, описанном в 3, которые могут быть представлены в виде (4)f

U K Usine/i+Bcos 0 ; (7l

Uj lC Ucose/l+BBin e , (.в)

где Ki. - коэффициент трансформации

СКВТ; В - коэффициент, зависящий от

нагрузки СКВТ (входного сопротивления усилителей) и определяющий степень при лижения огибающих выходных напряжений СКВТ к гармо-. ническому сигналу.

Необходимо отметить, что вместо эвивалентной индуктивности 2, с целью повышения точности, может быть применен дополнительный СКВТ с жесткозакр репленным ротором в положении

Лабораторные испытания показали, что точность измерения зенитного угла с помощью предлагаемого устройства зависит от класса точности приме.няемого СКВТ и составляет 12 для СКВТ класса точности 0,5.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЗЕНИТНОГО УГЛА, содержащий синусно-косинусный трансформатор, генератор, подключенный к синусно-косинусному трансформатору, усилители, подключенные входёши к обмоткам синусно-косинусного трансформатора, a выходами к RC-фазовращателю, преобразователь фазавременной интервал, подключенный входом к фазовргицателю, a выходом к регистрируклцему устройству, о тличающийся тем, что, с целью повышения надежности и точности измерения зенитного угла,- он снабжен индуктивностью и четырьмя резисторами, при этом один ка резисторов подключен к роторной обмотке синусно-косинусного трансфор матора остальные резисторы соединяют выход генератора со статорными рбi мотками синусно-косинусного трансформатора и индуктивностью, a усили(Л тели выполнены по дифференциальной схеме,причем инвертирующий вход одного из усилителей и неинвертирующий вход другого подключены к статорным а обмоткам синусно-косинусного трансс форматора, a остальные входы усилителей объединены и подключены к индуктивности.