Устройство для измерения углов разворота Советский патент 1981 года по МПК E21B47/02 

(5.4) УСТРОЙСТЕЮ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВ РАЗВОРОТА

.,.. - I-л. : Изобретение огносится к гехнтеским измерениям и может быть использовано дня определения угла поворота вала, н пример, угла разворота скважииного прибо ре вокруг своей оси. На основе этого уст ройства могут быть созданы датчики уг- ° лов пространственного положения скважин- ного прибора (азимут, зенитный и аксиаальный углы),. Известно устройство для измерения углов положения прибора в скваноше, включающее корпус, источник света, .приё1у(г)вк Лучистой энергии и. расположенный между ними с возможностью псжорота экран, выполненный из непрозрачного материала в форме плоского кулачка. j.lj. Недостатками указанного устройства кроме технопогическИк трудностей нагртов ления, явл$потся зона нечувствительности при перекоде от участка кулачка малого диаметра к участку кулачка большого Циаметра, ЛЮФТ оси вращенИ:я кулачка .шефотловатость рабочей поверхности и оседание на этой поверхности частичек пь1ли в вп ги, В подземных условиях эксплуатации прибора в скважине, создают на выходе приемника лучистой энергии фон помех, снижающих чувствительность и точность работы преобразователя. Иа стабши ность работы прибора влияет ифи1енение параметров источника света от температуры, питающего напряжения в времени работы, изменение параметров приемника лучистой энергии or. ок{ Каюшёй температуры н влажности, времени работы и флуктуации питающего яапряжения, .оседание частичек пыла и йлаги на рабочие поверхности источняка ir приемника лучистой энергии. Известен также прибор для с эвентвроваяиа искусственных отклонителей в скважвКе, включающий источник и приемавк света и расположенный между ними анск ; радиальной прорезью, снабженный отвд- ом, располсжен диаметрально п ютивоположно радиальной прорези pzj

, Однако это устройство не может быть применено аяя измерения плоских углов, так как он только вырабатьюает сигнал в момент зааанного разворота искусственйого отклонителя, т.е. работает по принiiKny: есть сигнал - откловитель сориентирсшан, нет сигнала - отклонитель-нахопится в неизвестном положении.

Цель изобретения - повьшейие чувствительности и точности измерения.

Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено держателем, связанным с двигателем, двумя прозрачными дисками, один из которых имеет непроа чпов кольцо с прорезью, дополнительным приемником, при этом приемники ус-ч .тановлены радиально на держателе, одинна уровне радиальной прорвзи диска, а другой - на уровне прорези непрозрачного колОна, а диск с непрозрачным кольцом расположен между источником света и диском с радиальной прорезью.

На фиг. 1 представлена конструкция устройства для измерения угла поворота вала; на фиг. 2 - график импульсов электрической энергии, возбуждаемых в приемниках света.

Устройство содержит непрозрачный диск 1 с радиальной щелью. Диск 1 расположен между источником света 2 и приемйикаМя лучистрй энергии 3 и 4 закрепленными радиально на держателе 5. Держатель 5 приводят Во вращение с постоянней yrnoBdet сксфостью ш.с помощью двигателя 6 f Диск 1 закреплен на оси , врашающе а в подшипниках 8, и располо- ясен между прозрачными дисками 9 и 1О. На поверхности диска 10 нанесено непро рачное кольпо It с радиальной прорезью диальная прорезь кольца 11 формирует опорный ПОТ1НС лучистой энергии 12, взаимодействующий с приемником лучистой энергия 3. Радиальная прорезь диска JL формирует информационный поток лучистой энергии 13, взавмодействующвй с приемниксм лучистой энергии 4. Все элементы измерительного устройства размещены в корпусе 14 устройства. Ось 7 устройства с помощью МУФТЫ 15 соедин51ется с валом 16 исследуемого объекта 17, например скважинного прибора.

На фиг. 1 показан момент в статике, &огда оп рнь1й поток лучистой энергии 12 оавает на 3, а информационный поток лучистой энергии 13, сформированвый прорезью диска 1, ведает на поверхвость держатели 5.

В 9ГОМ случае электрическое сопротив«Лёвке осяепюнного преемника 3 миннмально, а затемненного приемника 4 - максимально.

Предлагаемое устройство для измерения плоских углов работает следующим образом.

При вращении держателя 5 с постоянной угловой скоростью (г на приемники лучистой энергии воздействуют световые потоки. На приемник 3 - опорный поток лучистой энергии 12, а на приемник 4 - ин4юр«ационный поток лучистой энергии 13. В приемниках возбуждаются кратковременные импульсы электрической энергии (фиг. 2). В момент времени-t, когда приемник 3 проходит прорезь непрозрачного кольца 11, в приемнике 3 возбуждается опорный электрический импульс mt) , а в момент времени t, .когда приемник 4 проходит щель непрозрачного диска 1 в приемнике 4 возбуждается информационный электрический импульс tJ,j(-t).

Время Т между возникновением импульса U ttbTHOCHTenbHo импульса C(t) несет информацию о значении угла поворота диска 1 относительно щели непрозрачного кольда 11.

При вращении диска 1 (валом 16 объекта 17) относительно щели кольца 11 на диске 1О время t t изменяется в соответствии с углом п№орота 1/ нииска 1. Таким образом, f есть некоторая фувжция угла «t: 1 f ),Время f преобра зованное электронными блоками в электрический сигнал, передается по линии связи в блоки для преобразсдаания и регистрации непрерывных Значений угла поворота диска 1. Для уирошения чертежей эти блоки на фиг. 1 не показаны.

По сравнению с известными приборами прецлагаемое устройство для измерения плоских углов обладает высокой стабильностью, точностью и повышенной чувствигтельностыо в работе.

Изменение параметров источника и 5 приемника лучистой энергии от температуры, времени работы, колебаний питающего напряжения и других услазий эксплуатации приборов не на точность работы устройства, так как информацию 6 значе0 ВИИ угла несет время между импульсами.

Примевгя известные в импульсной технике методы обработки импульсных сигналов, можно создать прибор, в котором форма и амплитуда этих импульсов практически не влияет на стабильность в точность показаний предлагаемого устройстве. По указанным выше причинам оседание частичек пыли и влаги на поверхности чувстви5.&S гейьнык элементов, некоторое отклоненкё от точности изготовления деталей устройства также, практически,Не вляяет tfa стабильность, чувствительность в точность работы предлагаемого измерительного устройства. Предлагаемое устро15ство в отличии от известных приборе имеет постоянна и высокую чувствительность во всем лиаиазонё от О до ЗбО® измерения плоскик углов. Применяя известные в радиоэпеитронике методы измерения щтеменных ин . т&{юалов можно получить высокую чувствительность предлагаемого устройства. Так, например, при скорости вращения де жатеяс с приетлникдаш I: об/с йзмеренвя временных интервалов 1О с можно поиучить чувствительность устройства Точность работы устройства, по сравнению с известными приборами, может быть повышен известными в измерительной технике методами накоплеейя и усред нения единичных наблюдений по формуле -ег : .- -. где (Гх - среднее квадратичное отклонение (погрешность) результата измерения при п отсчетах; среднее квадратичное отклонение (погрешность) результата измерения при одном отсчете; число отсчет(Ж йа точке наблюД ний, Так например, при указанной Выше скорости вращения держателе с преемниками 1 об/с и времени наблюдений на оанЪй точке в скважине 1ОО с, получим ««ХОР (сто оборотов держателя с преемниками, соответствующее ста отсчета). Следовательно, точность измереняй в ; этом случае исшышаетсн в 1О раэ. : Рассмотренная методика пстьшейия Точности легко может быть осушествпена применением известных в импульсной тех- вике схем измерения временаых ийтв| йвалЛОВ. , ;.. -.5eОсобенно эффектишю преал г емоё устройство моясет быть применено в геологоразведочной технике для создания новых приборов, предназначаемых. языерять уг лы пространственного положения скважины в средах с любой магнитной восприимчивостыо. Пм1ышенная чувствительность, точность и стабильность в работе таких скважинных приборсш позволяет более оперативно и точйо определять пространственное положение скважины и своевременно применять меры для предотвращения отклонения .скважины от заданного направления. Это в свою очередь, как известно, является резервом повышения эффективности геопогоразведОЧНЫХ ,работ. Фор мул а изобретения : Устройство для измерения углов разворота, преимущественно скважинных приборж содержащее корпус, источник света, приемник, диск с радиальной тфореэью, отличающееся тем, что, с делью повышения чувствительности и точнос измерений, оно снабжено держателем, связанным с двигателем, двумя про4рвчными дисками, один из кото рых имеет н %прозрачное кольцо с прорезью, дополнительным приемником, при этом приемники установлены радиально на держателе, один - на уровне радиальной прорези диска, а другой - на уровне прорези непрозрачного кольца, а диск с непрозрачным кольцом расположен между источнике света и дисксим с рациальной прорезью. Источники информации, првнятью во шшманиё при экспертное 1.Авторское свидетельство СССР по йвке № 2578995/ОЗ,кл.Е 21 В 7/О2, 1978. ,. ..;.;; .. . : : ; ,: -. 2.A&T XiKoe свидетельство СССР J 6079956 кй. Е 21 В 47/О2, 1976

//

77Z/W/yZ4 ///////7/7/

/

/

fUi