Устройство для измерения и контроля перемещения реверсивно-движущихся ферромагнитных изделий Советский патент 1986 года по МПК G01B7/04 

f

Изобретение относится к промысловой геофизике, в особенности к измерениям движущихся изделий буровой лебедки при проведении геофизических исследований скважин в процессе бурения, необходимых для привязки результатов исследований к глубине скважин.

Цель изобретения - повышение точности и расширение скоростного диапазона измерений путем введения расчетных поправок на скорость перемещения изделия, для чего предварительно определяются постоянная времени переноса метки и начальное значение мерной базы, а затем, исходя из фиксируемого интервала времени между приходом последовательных меток, вводят поправку по выведенной фор- гуле с использованием вычислителя.

На фиг.1 показан график зависимости длины мерной базы от скорости пе- ремеш;ения изделия; на фиг.2 - график зависимости интервала времени между импульсами меток от скорости перемещения изделия; на фиг.З - структурная схема устройства.

Устройство содер кит разметочную установку 1, состоящую из элемента 2 нанесения меток и двух элементов 3 воспроизведения, реверсивный счетчик 4, калибровочный блок 5, состоящий из механизма 6 протяжки изделия с переключателями 7 и 8 скорости и направления перемещения и из схемы 9 измерения скорости, схемы 10, 11 и 12 разделения, распределители 13 и 14, регистры 15 и 16 кодов интервалов времени между метками, регистры 17 и 18 кодов скорости перемещения, регистры 19 и 20 кодов постоянной времени цепи переноса метки, регистры 21 и 22 кодов начальной базы измерений, генератор 23 заполняющих импульсов, формирователь 24 временных интервалов, вычисли- тельный блок 25 со схемами 26 и 27 управления, сопряжения и памятью 28 программ, блок 29 съема показаний, включающий схему 30 совпадения и регистр 31 уставок. В процессе контроля регистратором 32 измерения, состояпщм из регистратора 33 результатов и индикатора 34, за перемещением изделия на него наносится магнитная метка элементом 2.

2606692

При движении изделия в зависимости от направления, эта метка считывается одним из элементов 3 воспроизведения. Затем считанная метка вновь проставляется на изделие и фиксируется в счетчике 4. Таким образом, производится последовательный перенос метки от места расположения элемента 3 воспроизведения к месту расположения элемента 2 нанесения.

Расстояние между участком нанесения метки и участком ее считывания образует мерную базу h. Поскольку за время переноса метки от элемента 3 к моменту 2 за счет постоянной времени D цепи произойдет перемещение изделия, зависящее от сковы-име10

15

20

ражение для длины мерной базы h ет вид

h h.

(1)

где

Ч начальное значение мерной базы (при V 0).

30

35

На фиг.1 а ВИД.НО, что с ростом скорости пропорционально растет h и неучет этого роста приводит к увеличению погрешности измерений (заштрихованная область графика).- Наиболее просто и точно могут быть получены в процессе многократных измерений значения не самой скорости, а обратной величины - времени между двумя последующими метками t. Поэтому преобразуем (1) к виду;

t Ь Ьо

V V

+ С

(2)График этой зависимости дан на фиг. 16. Он имеет асимптоту, параллельную оси V для t t , т.е. при .

45

Из выражения (2) имеем

V

ho -С

(3)

50

Подставляя (3) в (1) получим

/ ii

-t

(4)

55

Для определения h необходимо предварительно иметь значения п и а затем для каждого значения t числить h. .

выПри этом общая величина перемещения каната определяется как

н i:(h;) -(h.),

j. J

(5)

(h)

(h ) - текущее значение мерной базы при перемещении в одну сторону, например вверх;.

- текущее значение мерной базы при перемещении в другую сторону, например вниз;

п и k - соответственно . число меток, зафиксированных элементами воспроизведения 2 и 3,

Для определения h и Г обратимк выражению (2) и составим систеуравнений

. . 7f

.

Рещая систему (6) относительно h t, получим

t Ч . п

(12)

t.- t.

- „Yi.

ho

V,2 t,

TT

V, V,

Отсюда следует, что достаточно взять два отсчета v, и v и соответствующие им значения t, и t для данного конкретного экземпляра разметочной установки, чтобы получить значения hg и С. V| к v целесообразно выбирать, в начале и конце реального диапазона скоростей измерений.

В предельном случае, если задаться некоторыми допустимыми h и S u , которые по каким-либо предварительным условиям, например техническим инструкциям, отвечают требуемой точности измерений перемещений, то из (1) имеет

(6) Устройство работает следующим об25 разом.

Устройство имеет два основных режима работы - калибровка и измерение. В процессе калибровки определяются начальные значения мерных баз

30 и постоянные времени цепи переноса

метки при движении в одну сторону .(ho, о ) и в обратную (h,). Эти значения неодинаковы-из-за использования для индикации движения при

35 реверсе двух элементов 3, характеристики которых не могут быть абсолютно идентичны, а также не строгой симметрии этих элементов относительно наносимой на изделие магнитной

40 метки.

В режиме калибровки разметочная установка 7 помещается в калибровочный блок 5.

(7)

(8)

45 Через элемент, 2 нанесения метки пропускается изделие от механизма 6 протяжки. Переключателем 7 скорости устанавливается значение скорости протяжки в одном интервале диапазо50 на скоростей. Механизм 6 протяжки может быть выполнен в виде системы роликов, приводимый электродвигате- другим способом, регулирование скорости может выполняться меSh h - h vcT, v из (2)

T

, + с

hi

V

/«ato

ho ft

Выражение (9) означает, что при скоростях v ыиц измеренное значение h из выражения (1) может быть принято за hp с допустимой точностью.

Выражение (10) означает, что при , измеренное значение t из выражения (2) может быть принято за t с допустимой точностью.

Для .дальне1 шего повышения точно с- ти измерений перемещений может быть использован метод накопления, т.е. из (1) h может быть получено в ре- зульт.ате измерения некоторой длины L nh и последующего осреднения

15

h t о п

(10

20

Аналогично, из (2) t может .быть

получено как

t Ч . п

(12)

45 Через элемент, 2 нанесения метки пропускается изделие от механизма 6 протяжки. Переключателем 7 скорости устанавливается значение скорости протяжки в одном интервале диапазо50 на скоростей. Механизм 6 протяжки может быть выполнен в виде системы роликов, приводимый электродвигате- другим способом, регулирование скорости может выполняться ме55 ханическим переключателем либо электрическим. Скорость перемещения изделия измеряется схемой 9. На вал одного из роликов механизма 6 Надевают кодирующий диск с отверстиями (либо другими метками) и фотосттособом считывается число импульсов, пропорциональное скорости перемещения. Если выделить некоторый фиксированный интервал времени, то искомая скорость

.. Ny V К,.(13)

Здесь N - число импульсов, считанное за время it; К - коэффициент, учитывающий размеры кодирующего диска, передаточное число, размещение отверстий и т.д.

Интервал времени it задается формирователем 24 временных интервалов, на вход которого подаются заполняющие импульсы фиксированной частоты f от генератора 23. Формирователь 2ч выполнен в виде счетчика с определенным пересчетным коэффт-щиентом К

it К

(14)

Значение скорости v, фиксируется в регистре 17 скорости, куда через распределитель 14 подключен выход схе- 30 мы 9

K,Nvif

IT IN .

к

к.

(15)

Параллельно с регистрацией Vj в .регистре 15 кодов интервалов между метками, к которому через распределитель 13 и схемы 10 и 11 разделения подключены элементы 3 воспроизведе- ния, идет счет числа tj, который осуществляется следующим образом. От генератора 23 импульсы заполнения поступают на счетный вход регистра 15, а сигналы с элемента 3, посту пая на установочный вход этого регистра, очищают его, т.е., в регистре 15 набираются и сбрасываются ко- .ды искомого значения

1 f

t, N

(16)

где К. - код в регистре 15 (шш 16).

Теперь нужно снять показания (;, и Vj . Для этого служит блок 29, в регистр 31 уставок которого заносится порядковый номер кодов (t,, v,).

5

0

5

0

5

которые будут затем переда1И г на обработку. Этот номер может быть выбран из соображений установившегося режи- ма протяжки.

Во BpeNm считывания меток элементами 3 в счетчике А накапливается код порядкового номера считанных меток и при равенстве его заданному в регистре 31 срабатывает схема 30 совпадения, подающая сигнал момента съема показаний на схему 26 управления, которая через схеьту 27 сопряжения переносит коды из блоков 15 (t,) и 17 (V|) в память вычислительного блока 25. Аналогично переключателем 7 устанавливается второе значение ско- .рости из противоположного интервала диапазона скоростей. По сигналу от переключателя 7 распределители 13 и 14 подключают на регистрацию значений t и регистры .16 и 18, и их показания также передаются в блок 15 вь1числений.

При поступлении кодов t,, t, V, , Vj блок 25 вычисляет значения hj и Г по формулам (7) и (8) с учетом (15) и (16)

„, , Ь--

° f SZT:

IT

(17)

,;..tl s..s.t.i..(,8)

(lJ. К

. K,, N,/ N,v

Затем переключателем 8 изменяется направлениеперемещения изделия и рассчитываются по принципу, изложенному вьше, зна.чения и . Полученные значения с , с , h , заносятся в регистры 19-22. Аналогично значения Г и h могут быть получены и из выражений (9) и (10), однако в этом случае на величины скоростей при калибровке накладываются более строгие ограничения. На этом процесс калибровки заканчивается.

В процессе измерения разметочная установка 1 устанавливается непосредственно на объекте измерений. Функционируют один из регистров 15 (или 16), схема 12 разделения, ге- нератор 23, регистры 19-22, схемы 26 и 27, блок 25 и регистратор 32 измерений.

.7

Принцип работы в этом режиме состоит в том, что регист ром 15 фиксируются последовательно коды значений времени между каткд.ыми поступающими метками с элементов 3, Сигнал каждой метки с элемента 3 через схему 12 разделения поступает на схе-. му 26 управле ния. Вычислительный блок 25 по каждой команде со схемы 26 управления производит вычисление по формуле (А), а затем по форьгуле (5).

Исходные данные для расчета поступают через схему 27 сопряжения с регистров 15 (t), 19 (Т), 20 (с), 21 (h )., 22 (Ь; ).

Программы для вычисления по формулам (4) , (5), (17) и (18) заложены в памяти 28 программ блока 25. Результаты вычислений записываются

регистратором 32 измерений.

I

Формула изобретени

Устройство для измерения и контроля перемещения реверсивно-движущих-25 мени между метками, вторые входы кося ферромагнитных изделий, содержащее разметочную установку, состоящую из элемента нанесения магнитных меток и двух элементов воспроизведения, реверсивный счетчик, входами зо соединенны с двумя элементами воспроизведения, регистратор измерения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и расширения скоростного диапазона измерений, оно снабжено калибровочным блоком, содержащим схему измерения скорости, переключатели скорости и направления перемещения и механизм протяжки изделия, вьшодом Q соединенный с входом схемы измерения скорости, первым входом - с переключателем скорости, а вторым входом - с переключателем направления переме- ще}1Ия, блоком съема потсазаний, со- 45 держащим схему совпадения и регистр /

торых соединены с выходами первого распределителя, первый и второй входы первого распределителя соединены с выходами соответствующих схем разделения , а третий вход - с выходом переключателя скорости и с первым входом второй схемы распределения, второй вход которой соединен с выходом схемы измерения скорости, вычислительным блоком со схемами управления и сопряжения и памятью программ, выходы указанных регистров и первый выход схемы управления соединены с соответствующими входами схемы сопряжения, выход которой соединен с входом регистра результата, первый вход схемы управления соединен с выходом третьей схемы разделения, второй вход - с выходом блока съема показаний, а второй выход - с первым входом памяти программ.

t

1260669.8

уставок, выходом соединенный с первым входом схемы совпадения, второй вход которой соединен с выходом реверсивного счетчика тремя схемами разделения, первые и вторые входы которых соединены соответственно с первым и вторым входами реверсивного счетчика, двумя распределителями, двумя регистрами кодов интервалов

времени между метками, двумя регистрами кодов скорости перемещения, двумя регистрами кодов постоянной времени цепи переноса метки, двумя регистрами кодов начальной базы измерений, генератором импульсов, формирователем временных интервалов, вход которого соединен с первым выходом генератора импульсов, а выход - с первыми входа№1 регистров кодов

скорости перемещения, вторые входы которых соединены с выходами второго распределителя, второй выход генератора импульсов - с первыми входами регистров кодов интервалов времени между метками, вторые входы которых соединены с выходами первого распределителя, первый и второй входы первого распределителя соединены с выходами соответствующих схем разделения , а третий вход - с выходом переключателя скорости и с первым входом второй схемы распределения, второй вход которой соединен с выходом схемы измерения скорости, вычислительным блоком со схемами управления и сопряжения и памятью программ, выходы указанных регистров и первый выход схемы управления соединены с соответствующими входами схемы сопряжения, выход которой соединен с входом регистра результата, первый вход схемы управления соединен с выходом третьей схемы разделения, второй вход - с выходом блока съема показаний, а второй выход - с первым входом памяти программ.

и

fho Ло

6т

г

фиъ.Г

(pus. 2

fj

A.

Л г-,

l|h gh

hi. XX X

4

Ij

i /

k

74

j

Редактор А.Долинич

Составитель Л.Крюкова

Техред Л.Олейник Корректор О «Луговая

Заказ 5214/36Тираж 670Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение относится к области промысловой геофизики. Цель изобретения - повышение точности и расширение скоростного диапазона измерений путем введения расчетных поправок на скорость перемещения изделия. Для достижения положительного эффекта устройство снабжено калибровочным блоком, содержащим схему измерения скорости, переключатели скорости и направления перемещения и механизм протяжки изделия, блоком съема показаний, содержащим схему совпадения и регистр уставок, двумя распределителями, двумя регистрами кодов интервалов времени между метг ками, двумя регистрами кодов скорости перемещения, двумя регистрами кодов постоянной времени цепи переноса метки, двумя регистрами кодов начальной базы измерений, генератором импульсов, формирователем временных интервалов, вычислительным блоком со , схемами управления и сопряжения и па-;, мятью программ. В режиме калибровки разметочная установка помещается в калибровочный блок. Переключателем скорости устанавливается значение скорости в одном интервале диапазона скоростей. Скорость перемещения изделия измеряется схемой измерения .скорости. Интервал времени ut задается формирователем временных интервалов, который заполняется импульсами от генератора. Значение скорости V, фиксируется в регистре скорости. Параллельно с регистрацией V, в регистре кодов интервалов между метками подсчитывается t, и снова обнуляется. Для снятия показаний t, и V, служит блок съема показаний, затем эти показания передаются на обработку в вычислительный блок. По сигналу от переключателя скорости регистрируются значения t и V и их показания также передаются в вычислительный блок, в .котором рассчитьшает- ся поправка скорости перемещения из- делия. 3 1-ш. с (/) Ю а о О) Од QD