SU617025A3 - Ма тниковый инклинометр дл определени углов наклона в двух взаимоперпендикул рных плоскост х - Google Patents

Description

(54) МАЯТНИК УГЛОВ НА ШЕРПЕНД Изобретение относитс  к контропьно-.иамервтельной и предназначено дл  измере.ни  угпа межпу вектором гравитации в бореаепенной осью тепа, а также угпа MeiKpy направпением проекции вектора гравитации на плоосость, расположенную под пр мым углом к указанной оси, и осью, неподвижиой относительно указанного тепа и пежшцед в упом нутой ппоскости. Устройство используетс  при бурений сква шны и при их осмотре.. Изадстны ма тниковые устройства дп  определени  угла наклона объекта, содержащие подведенный на жестком ст.ержне груз в виде посто нного магнита и расположенную неподвижно 1магнитную голсжку, вырабатываюйхую сигнал, пропорциональный отклонению ма тника от вертикали р.J. Известны также ма тниковые наклоном©рЫ|Определ 1ошнв наклон в двух взаимно перпендикул рных нвправгюни х 2. В первом из известных устройств в ксьчестве ма тнИка используетс  жесткий стер ош, подвешенный на .вращающемс  по ИНКЛИНОМЕТР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ А В ДВУХ ВЗАИМНО ЙРНЫХ ПЛОСКОСТЯХ 2 шипнике, во втором - груз, .подвешенный на нити. Эти устройства не могут быть использованыпри бурении скважин, так как подвесы грузов не смогут выдержать осевых ударс, вибрации и так как длина ма тника должна быть мещ,ше радиуса корпуса, поскольку необходимо измер ть уг ы между гравитационным вектором и продольной осью корпуса, которые могут достигать 90 .Кроме устройства имеют . ограниченный ра&эчнй диапазон. Наиболее близким по техническс сущности к предлагаемому  вл етс  двухкоординатный ма тниковь1й инклинометр, содержащий корпус, груз, подвешенный в нем на жестком .стержне, и. четыре чувствительных элемента из магнитопровод щего мате-ч риала, расположенных симметрично относвтельно нейтрального положени  груза и ченных попарно дифференциально, а также электрическую схему измерений и регистрддв  показаний L34. Цель изобретени  - повьппение точности и надежности путем уменьшени  вли ни 

механических нагрузок и изменений темпервгуры , а также расширение рабочего диапазона .

Дл  этого в предлагаемом устройстве конец стержн  ма тника жестко скреплен с корпусом, а магнит, закрепленный в грузе , выполнен в виде бруса, ось которого параллельна оси стержн  ма тника при его

отвесном положении, и ос м чувствительных элементов, выполненных в вида сопенонаав , причем эти пары соленоидов св заны между собой, а в точке соединени  имеетс  устройство обратной св зи дл  уменьшени  магнитного потока в соленоидах.

Соленоиды соединены с источником неременного тока посто нной частоты и кажда  пара магнитометров содержит усилитель с большим усилением второй гармоники с г вела в месте соединени  соленоидов, обраэуюших пару магнитометров и подающих сигнал посто нного тока к месту соединениа ,

Кроме тоге, каждый из контуров обратной св зи выполнен с демодул тором второй гармоники, причем входы Д1емодул трров вт€)рой гармоники каждой дифференциальной пары магнитометров соединены о ащенной пол рностью с источииком переменного тока

На фиг. 1 изображена принципиальна  схема предлагаемого устройства; на фиг. 2отвоситепьное положение и иаправление обмоток соленоидов узла, приведенного на фиг. Ij на фиг. 3 - электрическа  схема усройства} на фиг, 4 - схеме эквива/шнтной цепи посто нного гака;на фиг. 5 - схема положени  узла датчика при наклоне.

Устройство содэржит трубчатый корпус 1, в котором, подвешена жестка  ма тни- , кова  бвпка 2 с грузом 3, укрепленным на ее свободаом конце, С#ержневой магнит 4 смоитирован. в грузе 3 ма тника. Причем их оси параллельны ма тниковой балке 2, когда устройство находитс  в своем свободном положении с осью, паралн пельиой ъектару гравитации. Таким образом под действием гравитации стержневой мапнит 4 подверг тс  мапым боковьт отклонени м так, что это контролируетс  отно снтельно корпуса 1,

Корпус 1 содержит четьфе иоюнтичных вьфавнеиных соленоида 5-8, каж{1Ый из которых содержит мю-метад ическ й сердечник , лежащий оси соленоида и оканчивающийс  по концам соленоида, располо-i женные. равноудаленно в прЬстранстве, причем мю-мета лические сердечники параллельны и двум  комплектами концов сердечников опрзе ел5пот две параллельные п оокости . Концы сердечников лежат по углам ква(фата в плоскости, которую они л ют. Пространственное расположение со  ноидов и направление обмоток на каждом соленоиде показаны на фиг. 2.

Система чувствительной соленоидной головки включена в цепь, котора  выполнен в соответствии со схемой, приведенной на фиг. 3. Соленоид 5 соединен между точками 9 и 10 цепи, соленоид S - между точкми 10   11, соленоид 7 - между точками

11и 12, а соленоид 8 - между точками

12и 13. Точки 9-13 цепи соединены с выходом генератора пр моугольных импулг сов 14, который уравновешен по отношению к земл.

Точка 1О цепи соединена через сопротивление 15 и предварительный усилитель 16 с детектором 17 второй гармоники, с выхода которого посто нный ток направлен офатно через усилитель 18 с большим коэфициентом усили  и сопротивление 19 к точке цепи 1О. Итак, соленоиды 5 и 6 образуют дифференциальную пару магнит.ометров

Аналогично, точка 12 цепи соединена через сопротивление 20 и предварительный усилитель 21 с детектором 22 второй гармоники , с выхода которого посто н|1Ь1й ток направлен обратно через згсипитель 23 с большим коэффициентом усили  - и сопротивление 24 к точке 12 .цепи. Соленоиды 7 и 8 образуют дафференциальную пару магнитометров .

Точка 11 цепи сое дане а через сопротивление 25 и предварительный усилитель 26 с детектором 27 второй гармоники, с выхода которого посто нный ток на1фавлен через усилитегаь 28 с большим коэффициентом усилени  и сопротивт ение 29 к точке 11 цени. Соленои ми 5-8 офазуютс  две пары дифференциальных магнитометров соответственно , зЕоторыёвмес1ге представл ют стандартную пару магнитометров.

UQTGKTopbi 17, 22 и 27 настроены на вторую гармонику выхода генератора пр моугольных импульсов 14.

Поскольку BbJExoa генератсфа 14 пр мо|угош ных импушасов сбапансирован относите iibHo земли, сигнал на частоте в 11 цепи равен нулю, но сигнал на основной частоте имеетс  в точках; 1О и 12 цепи. Дн  снижени  величины этого сАгшт офатные сигнашл на основной частоте .напраал китс  с выхода генератора 14 на вхош пре|ш арвтвт иых усилителей 16   21 соотвётствукщ сопротий е ин ЗО и 31

Claims (2)

1. Хот  изменение проницаемости металла в зависимости от температуры очень мало, однако оно существует. Поскольку при стационарном состо нии иикииномётра магниту . ный поток во всех сердечниках равен нулю такие изменени  проницаемости в эависвк мости от температуры не вли ют на попучае мую точность. Применение мю-метаппа дает то дополнительное преимущество, что при выхопе из состо ни  равновеси  инклинометр окаэьгеаетс  малочувствительным к изменени м температуры, но это вли ет только на врем , затрачиваемое на достижение стационарных условий и, следовательно, на реак- цию инклинометра на внезапные изменени . Узел груза ма тника и балки смонтированы вместе с чувствительной головкой внутри корпуса устройства так, что оси магнита, балки, соленоидов и корпуса параллельны, при этом положение конца стержневого марнита Х О и Y O, когда ось корпуса вертикальна. Если устройство отклонено от вертикали (см. фиг. 5) так, что угол между вертикаль и осью ксфпуса равен & и жесткость балки такова, что конец стержневого магнита от кпон етс  в положение ( X,Y ) где X и V  вл1Ж)ТС  малыми отклсжению и, тогда ( Х Y )/2проп фционально&1пв « -5J- определ ет угол ф между неправ пением У и стороной корпуса устройства. Итак © и Ф определ ютс  из соотношений , 2 V 2 J sin .( -- Y И 4§-Ф«К2 -j, где Ki в К . nocTOHirabie Формула изобретени  1. Ма тниковый инклинометр дл  определени  углов наклона в двух взаимно перлон Ш{кул5фных плоскост м, содержащий корпус груз г подвешенный в нем на жестком стержне , и четыре чувствительных элемента из магнитопроводаапего материала, расположе ных симметрично относительно нейтрального положени  груза и включенных попарно д н} ференциально , а также электрифскую схему измерений и регистрации показаний, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности и надежности путем уменьшени  вгас ни  механических нагрузок и изменений температуры, а также расширени  рабочего диапазона, & нем конец стерж н  ма тника жестко скреплен с корпусом,, а магнит, закрепленный в грузе, вьтолнен в виде бруса, ось которого :параллельна оси стержн  ма тника при его отвесном шоложеНИН , и ос м чувствительных элементов, выполненных в виде соленоидов, причем эти ше пары соленоидов св заны между собой, а в точке соединени  имеетс  устройство обратной св зи дл  уменьшени  магнитного потока в соленоидах. 2.Инклинометр по п. 1, о т л и ч а и и с   тем, что соленоиды соединены с источником переменного тока посто нной частоты и кажда  пара магнитометров содержит усилитель с большим усилением вто рой гармоники сигнала в месте соединени  соленоидсж, образующих пару магнитометров и подающих сигнал посто нного тока к месту соединени . 3.Инклинометр по п. 1, 2, от п ичающийс  тем, что каждь й из аонтуров обратной СВЯШ1 выполнен с демодуп тором второй гармоники, причем входы демодул торов второй гармоники каждой дифференциальной пары магннтометрсмв соединены -обрашенной пол рностью с источником переменного тсжа. : Источники инфс мавни, г ин тью во вн мание при экспертизе} 1.Авторское свидетельство СССР № 2ё39О4, кл. G, О1 С 9/18, 1968. i
2. 2.Авторское свддетвльство СССР . № 1О6351, кл. Q О1 С 9/14, 1055. .3 Патент Вега1кобритании М) 965347, кл. G 1 N /G ОБ С 19в4.

   Фие.2