Преобразователь азимута инклинометра Советский патент 1989 года по МПК E21B47/02 

Изобретение относится к промысловой геофизике и может быть использовано в автономных и кабельных инклинометрах для определения магнитного азимута искривленньгх скважин.

Цель изобретения - повьппение точности измерения азимута.

На чертеже представлена структурфазу входного сигнала с частотой и фазой сигнала управляемого генератора 4 и вьфабатывает напряжение рассогласования, связанное с разностью фаз и частот двух сигналов. Напряжение рассогласования фильтруется интегрирующей цепочкой, входящей в состав первого фазорого детектора 3 (не по

Изобретение относится к промысловой геофизике и может быть использовано в автономных и кабельных инклинометрах для определения магнитного азимута искривления скважин. Цель изобретения - повышение точности измерения азимута. Преобразователь азимута инклинометра содержит магнитомодуляционный датчик, выполненный в виде двух ортогональных феррозондов 5 и 6, генератор 1, делитель частоты 2, фазовые детекторы 3 и 10, управляемый генератор 4, фазовращатель 8, коммутатор 7, управляемый полосовой фильтр 9, селектор импульсов 13 и блоки регулирования 11 и выборки-хранения 12. Прямоугольные импульсы, сформированные генератором 1 и прошедшие через делитель частоты 2, поступают со второго выхода последнего на тактируемый вход фазового детектора 3 и далее на вход управляемого генератора 4. Выход последнего связан с входом фазового детектора 3 и через феррозонды 5 и 6 соответственно с вторым и третьим входами коммутатора 7. Выход коммутатора связан через управляемый полосовой фильтр 9 и фазовый детектор 10 с входами блоков регистрации 11 и выборки-хранения 12. Первый выход делителя частоты 2 соединен с первым входом коммутатора 7 и через фазовращатель 8 с тактируемым входом фазового детектора 10. Третий выход делителя частоты 2 связан с управляющим входом коммутатора 7 и через селектор импульсов 13 - с управляющим входом блока выборки-хранения 12, выход которого подключен к управляющему входу управляемого полосового фильтра 9. Коммутатор 7 управляется прямоугольными импульсами, поступающими с второго выхода делителя частоты 2.

ная схема, преобразователя азимута ин- ю казан), и поступает на вход управляеклинометра

I Устройство содержит генератор 1, ; подключенный к входу делителя 2 час- ; тоты, второй выход которого соединен I с тактируемым входом первого фазового детектора 3, выход которого подключен к входу управляемого генератора 4 , которьш своим выходом соединен с обмотками возбуждения феррозондов 5 и 6 и входам фазового детектора З Сигнальные обмотки феррозондов 5 и 6 подключены соответственно к второму и третьему входам ком1 утатора 7, пер- вьй вход которого вместе с входом фазовращателя 8 соединен с первым выхо-25 вход фазового детектора 3. После тодом делителя 2 частоты, а выход co€i- динен с входом управляемого полосового фильтра 9, которьм своим выходом подключен к входу второго фазового детектора 10, тактируемьш вход кото- рого соединен с выходом фазовращателя 8с, Выход второго фазового, детектора 10 подключен к входу блока 11 регистрации и к входу блока 12 выборки- хранения, выход которого соединен с управляющим входом управляемого полосового фильтра 9, а управляющий вход блока 12 выборки-хранения подключен к выходу, селектора 13 импульсов, вход которого вместе с управляющим входом коммутатора 7 связан с третьим выходом делителя, 2 частоты.

Преобразователь азимута работает следующим образом.

. Сигнал в виде прямоугольных импульсов с генератора 1 поступает на вход делителя 2 частоты. С второго выхода делителя 2 частоты импульсы с частотой, равной частоте возбуж;з;е- ния феррозондов 5 и 6,, поступают на тактируемый вход первого фазового детектора 3, на вход которого посту- -пает гармоническое напряжение, снимаемое с выхода управляемого генератора 4, начальная частота которого выбирается близкой к частоте возбуждения феррозондов Uo Первый фазовый детектор 3 сравнивает частоту и.

мого генератора 4. Под действием напряжения рассогласования частота сигнала управляющего генератора 4 изменяется таким образом, что уменьшает- ся разность между частотой входного сигнала w и опорного сигнала,

с второго выхода делите- Так как начальная часуправляемого генератора

0

близка к oj , действие

поступающего ля 2. частоты тота сигнала 4 достаточно обратной связи приводит к тому, что управляемый генератор 4 оказывается синхронизированным сигналом с частотой Wo , поступающим на тактируемьш

0 5 0

5

0

5

го, как процесс синхронизации закончен, частота гармонического сигнала управляемого генератора 4 становится равной частоте возбуждения JO(,- ,, а сдвиг фаз между ними имеет конечную, малую величину , необходимую для выработки напряжения рассогласования, поддерживающего режим синхронизации. Гармонический сигнал, снима- емьй с выхода управляемого генерато-. ра 4, запитывает обмотки возбуждения феррозондов 5 к 6. Сигнал,- поступающий с третьего -выхода делителя 2 частоты, управляет работой коммутатора 7, которьш при поступлении ка кдого очередного прямоугольного импульса на управляющий вход поочередно подключает к входу управляемого полосового фильтра 9 первый выход делителя 2 частоты и выходы феррозондов 5 и 6, При этом на первый вход коммута- .тора 7 поступает прямоугольные импульсы с частотой 2 со , а на второй и третий - гармонический сигнал. При поступлении первого, импульса с третьего выхода делителя 2 частоты на вход управляемого полосового фильтра 9 поступают прямоугольные импульсы с частотой 2 ЬОд , жестко синхронизированные с импульсами генератора 1, а следовательно, и напряжением возбуждения управляемого генератора 4. Одновременно этот сигнал, сдвинутый на 90° фазовращателем 8, поступает

на тактируемый вход второго фазового детектора 10. Сдвиг фазы необходим для нормальной работы второго фазрво- го детектора 10.

Фазовьм детектор 10 сравнивает фазу отфильтрованного гармонического сигнала, снимаемого с выхода управляемого полосового фильтра 9, с опорным прямоугольным сигналом (2 Шд +90), поступающим с выхода фазовращателя 8, Начальная частота резонанса управляемого полосового фильтра 9 близка к удвоенной частоте возбуждения 2 w поэтому на выходе управляемого поло- сового фильтра 9 появляется гармонический сигнал, близкий по фазе к опорному.

На выходе второго фазового детектора 10 появляется напряжение рассог- 20 быть реализован на распределителе импульсов, например 176 ИЕ 8,

Формула изобретения

Преобразователь азимута инклинометра, содержащий магнитомодуляцион- ный датчик, вьтолненный в виде двух ортогональных феррозондов, генератор, первый фазовый детектор, фазовращатель, управляемый генератор, о т- личающийся тем, что, с целью повышения точности измерения азимута, он снабжен делителем частоты, коммутатором, вторым фазовым деласования, пропорциональное сдвигу фаз, которое запоминается в блоке 12 выборки-хранения и поступает на управ- ляемьй вход управляемого полосового фильтра 9. -25

Это напряжение приводит к изменению частоты и фазы опорного сигнала с частотой 2 из , снимаемого с первого выхода делителя 2 частоты. Таким образом, управляемый полосовой фильтр эп 9 точно настроен на частоту второй гармоники напряжения возбуждения 2 Wo с конечной малой величиной сдвига фаз.

Блок 12 выборки-хранения получает управляющий сигнал с выхода селектора 13 импульсов, который вьщеляет каждьш третий импульс, соответствую- щий моменту подключения к входу управляемого полосового фильтра 9 опорного сигнала второй тармоники с первого выхода делителя 2 частоты.

Второй и третий импульсы также переключают коммутатор 7. При этом на вход управляемого полосового фильтра 9 поступает поочередно гармонический сигнал, снимаемьй с сигнальньпс обмоток феррозондов 5 и 6, В эти такты работы блок 12 выборки-хранения под35

40

тектором, управляемым полосовым фильтром, селектором импульсов, бло- ком выборки-хранения и блоком регистрации, при этом выход генератора подключен к входу делителя частоты, первый выход которого соединен с входом фазовращателя и первым входом коммутатора, второй - с тактируемым входом первого фазового детектора, третий - с входом селектора импульсов дс и с управляющим входом коммутатора, вход управляемого генератора подключен к выходу первого фазового детектора, а его выход связан с входом первого фазового детектора и с обмотдерживает на своем выходе напряжение, ками возбуждения феррозондов, сигпоступившее на его вход в течение первого импульса с третьего выхода делителя 2 ,частоты, т.е. управляемый полосовой фильтр 9 продолжает быть подстроенным на резонансную частоту 2 OJp ;

Вьщеленные гармонические сигналы, пропорциональные синусу и косинусу измеряемого азимута, детектируются

нальные обмотки которых подключены соответственно к второму и третьему входам коммутатора, подсоединенного выходом к входу управляемого полосо гс вого фильтра, второй фазовый детектор подключен входом к выходу управ ляемого полосового фильтра и тактируемым входом - к выходу фазовращателя, а его выход связан с входами

вторым фазовым детектором 10 и поступают на вход блока 11 регистрации. При поступлении четвертого импульса цикл работы устройства повторяется.

Таким образом, периодически производится настройка частоты и фазы напряжения возбуждения феррозондов 5 и 6 и резонансной частоты управляемого полосового фильтра 9. I . .

Фазовращатель 8 может быть вьшол- нен на цифровых ьшкросхемах, с помощью которых фазовый сдвиг на 90 получается с высокой точностью и практически не зависит от температуры. Блок 11 регистрации может представлять собой, например, цифровой вольтметр. Селектор 13 импульсов может

тектором, управляемым полосовым фильтром, селектором импульсов, бло- ком выборки-хранения и блоком регистрации, при этом выход генератора подключен к входу делителя частоты, первый выход которого соединен с входом фазовращателя и первым входом коммутатора, второй - с тактируемым входом первого фазового детектора, третий - с входом селектора импульсов и с управляющим входом коммутатора, вход управляемого генератора подключен к выходу первого фазового детектора, а его выход связан с входом первого фазового детектора и с обмотнальные обмотки которых подключены соответственно к второму и третьему входам коммутатора, подсоединенного выходом к входу управляемого полосо- вого фильтра, второй фазовый детектор подключен входом к выходу управляемого полосового фильтра и тактируемым входом - к выходу фазовращателя, а его выход связан с входами

/о

блока регистрации и блока выборки- сов, а выход подключен к управляюще- хранения, управляющий вход которого му входу управляемого полосового соединен с выходом селектора импуль- фильтра.