СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЕРТИКАЛЬНОГО УГЛА НАКЛОНА Советский патент 1971 года по МПК E21B47/00 G01V3/00 

Изобретение относится к области геофизики и может быть применено для определения угла наклона бурящихся скважип, угла наклона тела, погружаемого в воду или двигающегося в поле силы притяжения.

Известен способ определения угла наклона с помощью маятника-отвеса. Отклоняясь от вертикали, маятник скользит по реохорду, .включенному в источник постоянного напряжения. Ирп этом величина надепия напряжения на включенной части реохорда определяет угол наклона от вертикали. Однако существующий маятник восприимчив к случайным и периодическим механическим воздействиям, а наличие скользящего контакта на его конце ограничивает его точность при выходе на вертикаль.

Цель изобретения - новыщение точности измерений - что достигается измерением угла наклона с помощью динамического конденсатора, преобразующего постоянное электрическое поле в переменное, величина которого является функцией угла новорота конденсатора относительно нанравления гравитационного поля.

На фиг. 1 показана схема динамического конденсатора; на фиг. 2 - наклон конденсатора на угол ф; на фиг. 3 - блок-схема устройства для измерения угла наклона.

рода - параллелепипед /, закрепленный на диэлектрическом держателе 2, и стальную нластину 3 (прямоугольную консоль), закрепленную с одного конца. Емкость, образованная нерекрывающимися поверхностями пластины и нараллелепипеда, в статическом режиме равна

CeS о Г io

где е - диэлектрическая постоянная; 5 - нлощадь пластины; бо - зазор между электродами. Емкость периодически меняется при изменении зазора б(г) между электродамн и равна

-(О

(0

Если от стабилизированного источника на электрод 1 подано постоянное напряжение бвх, оно преобразуется в переменный снгнал

LBblX Anp ,

где ./(пр - коэффициент нреобразования пре, причем бт - амобразователя, равный

на входе усилителя. В колебательное движение электрод 3 приводит электромагнитная система, состоящая из постоянного магнита 5, на магнитный поток которого наложен переменный магнитный поток, создаваемый обмоткой 6, с частотой, равной собственной частоте подвижной пластины. Если статическая плоскость вибрирующей пластины расположена так, что ее продольная ось совпадает с направлением радиуса Земли, то это направление считается нулевым, относительно которого ведется отсчет вертикального угла. Если же система будет повернута на угол ф относительно направления радиуса Земли, в таком случае появится нормальная составляющая Р„ силы тяжести подвижной пластины. Когда система отклоняется от нулевого направления на угол ±Ф, нормальная составляющая стремится либо уменьшить зазор бо, либо увеличить его.

Таким образом наклой системы на угол ±Ф связан с изменением зазора бо, который приводит к изменению коэффициент преобразования /Сир. Зависимость коэффициента преобразования от So выражается формулой:

пп пр

1-I-

1 +

,. -, ,

Сп

при этом бтп - амплитуда колебания подвижной пластины в первом приближении, не зависящей от бо, и параметр р учитывает влияние паразитных емкостей Сп конструкции. Выходной сигнал системы усиливается усилителем 7 и поступает на индикатор 8.

В предлагаемом способе преобразование производится не на основном тоне пластинки (что имеет место в маятниковом способе), а на частоте первого обертона. Механическое воздействие вызывает наложение на колебания с частотой первого обертона колебаний

основного тона, которые отфильтровываются и подаются в обмотку электромагнита на их подавление.

На чертеже также показаны; динамический конденсатор 9, усилитель 10, синхронный детектор 11, индикатор 12, блок питания 13, блок 14 обратной связи для подавления ложных сигналов, возникающих в конденсаторе 9 при механических воздействиях на него. Вв-едение отрицательной обратной связи уменьшит ощибку от колебаний-помех до необходимой величины.

Предмет изобретения

Способ измерения вертикального угла наклона, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности измерения, угол наклона определяют по изменению статической емкости динамического конденсатора, преобразующего постоянное электрическое поле в переменное, величина которого является функцией угла поворота конденсатора относительно направления гравитационного поля.

& .I1

,

да.

///т7////л