Датчик угла отклонения от вертикали Советский патент 1975 года по МПК E21B47/02 G01C1/00 

(54) ДАТЧИК УГЛА ОТКЛОНЕНИЯ ОТ ВЕРТИКАЛИ

1

I Изобретение касается геофизических исследований скважин,, а именно измерения угла отклонения от вертикали, и может использоваться в телеметрической аппаратуре контроля процесса бурения. Известные датчики угла отклонения от вертикали, содержащие феррозонд, электромагнит с полюсными наконечниками, не обладают достаточной точностью и надежностью измерения.

Цель изобретения - повысить точность и надежность измерения.

Для э1юго в предлагаемом датчике феррозонд выполнен в виде кольца и расположен между полюсными наконечниками элек- 1ромагнита, один из которых выполнен неподвижным и имеет форму конуса, а другой - подвижным и имеет форму шара.

На фиг. 1 изображен кольцевой феррозонд с обмотками; на фиг. 2 - опытный ij6pa3eu датчика, разрез.

Датчик имеет кольцевой феррозонд 1 с чомоткой 2 питания, намотанной тороидальhi), и врлходными обмотками 3.

Ф(,ррозонд расположен под коническим

неподвижным полюсным наконечником 4. Подвижный полюсный наконечник 5 выполнен в виде шара, перемещающегося по поверхности якоря 6 электромагнита, имеющей вид чашч, в оснований которой размещена катушка 7 питания 8 - корпус датчика. Для улучшения демпф1фования шара чаша может наполняться жидкостью. Оба полюсных наконечника, якорь электромагнита и корпус изготовлены из магнитомягкого материала и составляют магнитную цепь. Феррозонд закреплен в углублении втулки 9, изготовленной из немагнитного материаI ла, которая ограничивает движение шара i в вертикальном направлении. Во втулКе выполнена проточка для заглубления шара 1три измерении угла отклонения от вертикали порядка 90°. Внешние части марнити провода экранируют феррозонд от воздействия посторонних магнитных полей.

Датчик работает следующим образом.

Обмотка питания феррозонда подключаеахя

к генератору переменного тока, а катушка

электромагнита - к источнику постоянного

гокп. Нри вертикальном положении датчика подвижный полюсный наконечник; находигся точно Б центре якоря под феррозондом. Составляющая магнитного поля в плоскости феррозонда, на которую он реагирует, гфактически нулю для направлений чувствительности феррозонда. Э.д.с. на концах выходных обмоток отсутстбует. При отклонении датчика от вертикали на некоторый угол подвижный полюсный наконечник перемещается в новое положение, при этом нарушается симметрия магнитного поля. Появляется компонента магнитного поля, лежащая в плоскости феррозонда, которую можно разложить на составляющие по направлениям чувствительности феррозонда. На концах выходных обмоток появляется Э.д.с. удвоенной частоты питания феррозонда, амплитуда которой пропорциональна измеряемым компонентам поля, т. е. пропорциональна углу отклонения от вертикали.

Работоспособность датчика в условиях

вибрации обеспечивается отсутствием подвеса, увеличиванием коэффициента демпфирования подвижного полюсного наконечника (вследствие заполнения датчика демпфи руюшей жидкостью и взаимодействия поля

вихревых токов в подвижном полюсном наконечнике, возникающих при вибрации с полем электромагнита).

Предмет изобретения

Датчик угла отклонения от; вертикали, содержащий феррозонд, электромагнит с полюсными наконечниками, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью повышения точности и надежности измерения, ферро, зонд выполнен в виде кольца и расположен между полюсными наконечниками электромагнита, один из которых выполнен неподвижным и имеет форму конуса, а другой - подвижным и имеет форму щара.

8

Фиг. 2