Преобразователь азимута Советский патент 1982 года по МПК E21B47/02 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ АЗИМУТА Изобретение относится к промысловой геофизике и может использоваться в автономных и кабельных инклинометрах для определения азимута геофизических скважин. Известен индукционный датчик магнит него курса, содержащий два ортогональных феррозонда с сигнальными обмоткам возбуждения 1 . Недостатком известного устройства является невозможность непосредственно го определения магнитного курса (азиму та) без дополнительных преобразований. Известен также преобразователь азимута, содержащий ортогональные феррозонды, датчик длины кабеля, фазовращатель, генератор опорного напряжения, два идентичных канала, состоящих из генератора с полосовым фильтром, избирательного усилителя, фазового детектора, удвоителя частоты, модулятора, а также РС-фазовращатель, два триггера Шмитта, преобразователь фаза-временной интервал и счетчикС2. Недостатком известного устройства является то, что под действием температуры окружающей среды меняются фазы и амплитуды выходных напряжений избирательных усилителей, причем эти изменения различны для каждого усилителя, что приводит к значительной погрешности в измерении азимута, кроме этого, наличие избирательных усилителей усложняет схему. устройства и повыщает трудоемкость изготовления и наладки устройства. Цель изобретения - повышение точное ти измерения азимута. Указанная цель достигается тем, что в преобразователь азимута, содержащий генератор, ортогональные феррозонды, модуляторы, фазовращатель, преобразователь фаза-временной интервал, счетчик, введены сумматор, электронные ключи, и пиковые детекторы, при этом сигнальные обмотки феррозондов через выключатели соединены с входами пиковых детекторов, выходы которых подключены к модуляторам и сумматор . включен между выходами модуляторов и преобразователем фаза-временной интервал , На фиг. 1 представлена функциональная схема преобразователя азимута на фиг. 2 - осциллограммы его работы. Преобразователь азимута содержит ге нератор 1, ортогональные феррозонды 2 и 3, подключенные обмотками возбуждения к генератору 1, а сигнальными обмотками - к электронным ключам 4 и 5 выходы последних через пиковые детекторы 6 и 7 соединены с входами модуляторов 8 и 9, другие входы модулятора подключены к фазовращателю 10, сое диненному с генератором 1, сумматор 11 включен между выходами модуляторо 8 и 9 и входом преобразователя фазавременной интервал 12, второй вход которого соединен с генератором 1, а выход - со счетчиком 13. Устройство работает следующим обра зом. Генератор 1 запитывает обмотки феррозондов 2 и Зпеременным током. Под действием переменного магнитного пото ка, создаваемого в сердечниках током возбуждения , и постоянного магнитного поля Земли в сигнальных обмотках феррозондов наводятся ЭДС, представляющие собой разнополярные импульсы, амплитуды которых изменяются пропорционально синусу (у одного феррозонда) и косинусу (у другого феррозонда) утла поворота феррозондов в магнитном поле Земли, т.е. азимута. Осциллограмма на,напряжения на сигнальной обмотке одного из феррозондов показана на фиг. 2 Для устранения влияния шума, обусловле ного высшими гармониками и процессам перемагничивания середечников феррозон дов и получения чистого сигнала, исполь . зуются электронные ключи 4 и 5, управляемые узкими импульсами (фиг. 25 поступающими с генератора 1, которые открывают ключи 4 и 5, за счет чего напряжения сигнальных обмоток феррозондов 2 и 3 подаются на входы пиковых детекторов 6 и 7 в течение короткого времени, определяемого длительнос тью управляющих импульсов. В результате на входах пиковых детекторов 6 и 7 возникают чистые сигналы, представляющие собой импульсы, амплитуды которых изменяются пропорционально синусу и косинусу азимута (фиг. 2в). оответственно на выходах пиковых детекторов возникают постоянные напряжения, пропорциональные синусу и косинусу азимута, поступающие на входы модуляторов 8 и 9, опорные напряжения которых , снимаемые с фазовращателя 1О, двинуты между собой на 90°. После суммирования выходных напряжений модуляторов фаза выходного напряжения сумматора 11 изменяется пропорционально азимуту. Преобразователь 12, на входы которого подаются сигналы одинаковой частоты, фаза между которыми пропорциональна азимуту, формирует последовательность импульсов с длительностью, пропорциональной азимуту. В счетчике 13 временной интервал заполняется импульсами высокой частоты, которые далее подсчитываются и преобразуются в код. В данном преобразователе азимута отсутствуют избирательные усилители, обладающие фазовыми и амплитудными температурными уходами, которые вносят погрещность в измерение азимута. Кроме этого, отсутствие избирательных усилителей, упрощает схему стройства, снижает трудоемкость его изготовления, и настройки. Для выделения информационного сигнала используются электронные ключи и пиковые детекторы. Наличие электронных ключей позволяет избавиться от паразитных выбросов и переходных процессов в сигналах измерительных обмоток феррозондов, j пиковые детекторы с высокой точностью позволяют выделить амплитуду сигнальных импульсов, при этом выходное напряжение детекторов не зависит от формы входных импульсов. Под действием температуры окружающей среды в не гкоторых пределах может меняться амплитуда напряжения возбуждения феррозондов, вырабатываемого генератором 1. Это ведет прежде всего к значительному изменению угла между импульсами информационного сигнала, что, при наличии избирательных усилителей, ведет к значительной ощибке в определении азимута. Предлагаемое устройство лишено этого недостатка. Преобразователь азимута обладает внещним скоаством с усройствами, в которых для вьшеления сигнала феррозондов используются фазовые детекторы, но при налими фазовых детекторов, на выходе последних присутствуют паразитные процессы, что ведет к погрешности, рсобенно при измеряемых углах, близких к п( О,1, 2...), так как в этом случае информационный сигнал у одного из феррозондов отсутствует, но паразитные шумы сигнальной обмотки трансформируются на выход соответствующего фазового детектора. Для получения постоянного напряжения на выходах фазовых детекторов устанавливаются низкочастотные фильтры, обычно пассивные РС-фильтры, которые должны обладать большой постоянной времени для эффективного сглаживания импульсных сигналов, что при- водит к значительному затуханию полезного сигнала. Применение же активных фильтров на выходах фазовых детекторов усложняет устройства. При этом устройства с фазовыми детекторами характ ризуются погрешностью от влияния угла между сигнальными импульсами. Предварительные лабораторные испыт ния показывают, что точность измерения азимута с помощью предлагаемого устройства составляет + 0,6 , Формула изобретения Преобразователь азимута, содержащий генератор, ортогональные феррозонды, модуляторы, фазовращатель, преобразователь фаза-временной интервал и счетчик, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности измерения азимута, он снабжен сумматором, пиковыми детекторами, электронными ключами, при этом ортогональные феррозонды подключены обмотками возбуждения к генератору, а сигнальные обмотки феррозондов подключены к электронным ключам, хфичем выходы последних через пиковые детекторы соединены с входами модуляторов, другие входы которых подключены к фазовращателю, соеднненноллу с генератором, выходы модуляторов подключены к входам сумматора, выход которого подключен к входу преобразователя, фаза-временной интервал , второй вход последнего связан с генератором, а выход преобразователя подключен к счетчику. Источники информация, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское сввдетельство СССР NO 636480, кл. Е 21 В 47/02, 1977. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2721562, кл. Е 21 В 47/02, 1979.