Устройство измерения зенитного угла для телеметрической системы

Устройство измерения зенитного угла для телеметрической системы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ ЗЕНИТНОЮ УГЛА ДЛЯ ТЕЛЕМЕТРИЧЕО КОЙ СИСТЕМЫ, содержащее датчик зенитного угпа, выпопненный в виде синуоно-косинусного трансформатора, усипитепь, тюдкпюченкый к обмотке возбуждения с№нусвю-косинусного трансформатора, четыре ключа, масштабный усипвтепь в комму татор, отпнчающееся тем, что, с цепью повышения точности путем иск точения впияния томперату1н окружавашей среды на результат измереввя в уйрошения $ конструкции,оно фо1ыироватепем тактовых импупьсов, ооразоватепем амппитуаа-времеиной интервап и ограничитепем тока, при том два ключа включены между сигнальными обмотками синусно-косинусного траасфор матора и масштабным усилЕтепем, вход которого через третий ключ и ограничите ль тока подключен .также к общему проводу-схемы, четвертый ключ вклкмев между масштабным усилителем и преобразователем аМппитуда-временной иоО ) тервал, выход формирователя тактовых импульсов подключен к преобразователю с амплитуда-временной интервал в ко1 мутатору , а выходы последнего соединены с управляющими входами ключей.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (и) 3(5D Е 21 В 47/02

1;!, С

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHQMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ. ИЗОБРЕТЕИИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 3458259/22-03 (22) 21.06.82 (46) 15.11.83. Бюп. Мя 42 (72) Г.Н.Ковшов, Н.И. Филин, Н. П. Рогатых и А. В. Киселев (71) Всесоюзный научно-исспедоватепьс» кий институт нефтепромысповой геофизики (53) 622.241.7 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

l4 486132, кп. Е 21 В 47/022, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

% 602672, кп. Е 21 В 47 022, 1976. — 3. Авторское свидетельство СССР

М 462019, кп. Е 21 В 47/02, 1967 (прототип) . (54)(57) УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ

ЗЕНИТНОГО УГЛА ДЛЯ ТЕЛЕМЕТРИЧЕС

КОЙ СИСТЕМЫ, содержашее датчик зенитного угла, выполненный в виде синус но-косинусного трансформатора, усилитель, подключенный к обмотке возбуждения синусвз-косинусного трансформатора, четыре ключа, масштабный усипитепь и комму татор, о т п и ч а ю щ е е с я тем, что, с пенью повышения точности путем исключения влияния температуры окружашпей среды на результат измервщия и упрошения: конструкнии, оно снабжено формирователем тактовых импульсов, пре4 ооразоватепем амплитуда-временной интервал" и ограничитвпем тока, при этом два ключа включены между сигнвдьными обмотками синуснс-косинусиого трансформатора и масштабным усипитепем, вход которого через третий «пюч и ограничи- тель тока подключен также к общему проводу схемы, четвертый ключ включен между масштабным усипитепем и преобразоватепем аь1ппитуда-временной ин тервап", выход формирователя тактовых импульсов подключен к преобраэоватепю амплитуда-временной интервап и коммутатору, а выходы последнего соединены с управляющими входами кнючей.

3 1084838 2

Изобретение относится к промыспово усипитепи, фильтры, модупяторы, дешиф"„ геофизическим исследованиям буровых ратор, кпючи, интеграторы и иэмвритепи, скважин и предназначено glIB испопьзо- при этом фзэорасщепитепь подкпючен к вания в геофизических тепеметрических модуп торам, каждый из которых соедиснстемах в качестве отдепьного бпока, нен с генератором частоты.запопнения, а также может использоваться в авто- а выходы датчиков связаны с шаговым нОыных и кабвпьных инкпинОметраха коммутатором через синхронные детекИэвестно устройство дпя контроля торы (3), а комплекса параметров траектории сква- Недостатком известного устройс гва жины, содержащее датчик кривизны, да 10 является сложность конструкции эпектроцчик азимута, преобразователь угла пово- ной части и низкая точность измерения рота, выпопненный в виде синусно-коси- параметров, опредепяемая амппитуднынусного вращающегося трансформатора, ми и фазовыми температурными дрейфами . при этом выходная синусная обмотка . фильтров и фазорасщепителя, которые датчика кривизн соединена с 1 5 распопожены в скважинном приборе

: i .входной обмоткой датчика азимута ГВ . цепь изобретения - повышение точнос; ти измерения путем искпючения впияиия

Недостатком известнОГО устройства температуры окружающей среды на реявпяется невозможность опредепения па эупьтат измерения и упрощение конст" раметров. траектории скважины беэ ввв щ рукции устройства. дения допопнитепьных преобразующих уст- Поставпенная цепь достигается тем, ройств. что устройство измерения зенитного угла

Известно устройство дпя опрвдепения дпя тепеметрической системы, содержа« координат траектории скважины cogep" щее датчик зенитного угла, выпопнвнный жащее блок вычиспеиия приращений кооР . 25 в виде синусно-косинусного трансформадинат, пеРвые вхоцы котоРоГО ПОДКПЮчвНЫ тора, уснпнтепь, поДкпючЕННЫй к обмотке

K выходам бпока синусно-косинусных пре возбуждещи синусно-косинусного тран»образоватепей, выходы - к накаппивающим: форматора, четыре кпюча, масштабный

Ь сумматорам координат B yllpBBH " усилитель и коммутатор, снабжено форми. вход - к выходу схемы сравнения .пвр- 30 роватвпем тактовых импупьсов, преооравый вход:которой соединен со счетчиком;. проходки, бпок возведения в квадрат, блок умножения, сумматор, бпок извпечения квадратного корня, блок депения, . при этом первый выход бпока синусно-ко35 . синусных преобразоватепей подкпючен через блок возведения в квадрат к перво му входу бпока умножения, второй вход которого подсоединен к первому выходу блока уставок, а выход - к первому вхо40 ду сумматора, второй вход которого под- кпючен к второму выходу блока уставок,, а выход через бпок иэвпечения квадратного корня к первому входу блока депения второй вход которого соединен

»

45 с третьим выходом бнока уставок, B Bbl ход - с вторым входом схемы сравнения и вторым входом блока вычиспения приращений координат (2) .

Недостатком данного устройства яв50 пяется спожность конструкции и, в связи. с этим, большие габариты скважинной части и эначитепьная мощность потребпяемая устройством.

Наиболев бпиэким к изобретению яв- 55 пяется скважинный инкпинометр, содержащий генераторы, фазорасщепитепь, датчики, детекторы, шаговый коммутатор, оватепем амппитуда - временной инврвап" и ограничителем тока, при . «этом два кпюча вк между сигнапьными обмотками синусно-косинусного трансформатора и масштабным усипитепем, вход которого через третий кпюч и ограничитвпь тока подкпючен тычке к общеМу проводу схемы, четвертый ключ включен между масштабным усипитепем и преобразоватепем "амппитуда - временной интЕРВал", ВЫХОД фОРМИРОВатВПя таКтОВЫХ капупьсов подкпючен к преобразоватепю

"амплитуда-временной интервал и ком« мутатору, а выходы поспеднего соединены с управпяющими входами ккючей, На фиг. 1 представлена функционапь ная- схема устройства измерения зенитного угпа; на фиг. 2 - временные диа- граммы, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит -усипитепь 1, датчик 2 зенитного угла (синусно-косинусный трансформатор СКТ), подключенный обмоткой возбуждения к выходу уса» питепя 1, формироватепь 3 тактовых импупьсов, подкпюченный входом к входу усипитепя 1, а выходом — к коммутатору 4. Выходы коммутатора 4 соеиинены: с управляющими входами ключей 5 - 8, з 10545 при атом вход масштабного усипитепя 9 соединен счерез кпючи 5 и 6 с сигнапьными обмотками СКТ 2 и через кпюч 7 и ограничитепь 10 тока с общим проводом схемы, а выход через кпюч 8 подключен к входу преобразователя "ампнитуда - временной интервал" ll, второй вход последнего соединен с выходом формироватепя 3 тактовых импульсов, а выход явпяется выходом устройства. 10

Устройство работает спедующим образом.

На вход устройства поступает перемейное напряжение 00х (фиг. 2) от .

l5 внешнего генератора, которое усипиваег» ся;усипитепем l, служащим также дпя ,согпасования внешнего генератора с

СКТ. С выхода усипитепя 1 переменное наприжение подается на обмотку возбуж-.. дения СКТ 2, бпагодаря чему на выходах

20 вторичных обмоток возникают переменные . напряжения, пропориионапьные по амппитуде синусу и косинусу зенитного угла, т.е. угпа, соответствующего повороту

25 ротора (ЖТ од действием акспентричного груза. Переменное напряжение 0 Вх подается также на вход формироватепя 3 тактовых импульсов, который формирует поспедоватепьность тактовых импупьсов

0 3, соответствующих максимапьным значениям "Bx . Причем, формироватепь

3 начинает работу поспе подачи на него пускового импульса or внешних бпоков телесистемы. Тактовые импупьсы с выхода формироватепя 3 поступают на вход коммутатора 4, вырабатывающего напряжения О рр s, 0 в, 0 прт, Uqnpe, управпяющие работой соответствующих кпючей 5 — 8 (нупь на диаграммах ра-: боты ключей соответствует открытому 40 состоянию кпюча). В момент времени Ь открываются ключи 5 и 8 по заднему фронту первого тактового импупьса и в интервапе времени (

Og@x <<, В момент ó по заднему фрон- 55 ту второго тактового импульса закрывается кпюч 5, открывается кпюч 6 и на . вход преобразоватепя .11 поступает на38 4 пряжение уже с косинусной обмотки датчика. Анапогично, в интервапе време-

m t - 4, равном дпитепьности тактовых импуньсов, в преобразоватепе 11 производится выборка усипенного напряжения косинусной обмотки датчика и цреобраэование выборки во временной ин»тервап -О sytxqq ° В момент времени 5 закрывается кпюч 6 и открывается кпюч

7, подкпючаюший вход усипитепя 9 через ограничитепь 10 тока к общему проводу схемы. Ограничитепь 10 тока спужит .дня . ограничения тока переходного пропесса, протекающего через ключи 6 и 7. в момент их коммутации, чем ключи 6 и 7 защищаются от нробоы. Так как axon уси.питепя 9 замкнут на земпю, т.е. входной сигнап отсутствует, то íà выходе усипитепя 9 Йозникает напряжение смеф щения нупя Осм, опредепяемое несбапаи сированностью усипитепя, причем ведичена 00щ зависит от температуры окружающей среды. В интервапе времени у

f6 депается выборка и преобразование . во временной интервал напряжения сме- щения усипитепя 9. В момент времени

4< но заднему фрон у четвертого такто» вого импупьса схема приводится в иоходное состояние, т.е. все ключи закрыты и на выходе преобраэоватепя 11 и формироватен 3 отсутствуют сигналы.

Дня осуществпения нового пикпа работы на формироватепь 3 необходимо подать пусковой импупьс.

Таким образом, устройство измерения зенитного угла выдает поспедоватепьность широтно-модулированных импупьсов, соответствующих сигнапьным напряжениям датчика и напряжению смещени, которые могут- быть переданы из скважинной части к наземному пупьту по каротажному кабе лю известными способами ипи поданы в запоминающее устройство (дпя автонсиных систем) . Современные телеизмеритепьиые системы снабжены вычиспитепями, позвопяющими попучить искомый измеряемый параметр путем вычисления ряда функпий.Две . пред пагаемого устройства пепесообразио вычиспение обратной функпии зенитного угу по соотношению известных функций Ыи 9 исоь6, попучаемых в виде сигнапьных напряжений датчика

8 „CV Е (1)

cos6 где 9 - зенитный угоп.

В соответствии со структурой схемы дпитепьность импупьса, соответствующего

5 1054 сигнапу синусной обмотки датчика может быть представпена в виде

- (К„К К О ; 6+0„„)К„+ с (2)

5 где К - коэффициент усипения усипитепя 1; К - коэфФициент трансформации

СКТ-2; К9 - коэффициент усинения мас штабного усипитепя 9; К > коэффициент передачи преобразоватепя амппитуда - tp временной интервап" 11; U - амппитуда .входного сигнапа 0 ; ьg - начапьное значение временного интервапа при

U >« =о.

Анапогично, "дпя косинусной обмотки 1 5 датчика 0 (1< К О сов6 + Uä IK„ с 3) !

538 б

Дпитепьность импульса, соответствую. шего0см, равна л л

"см = cy, Kq + o

Вепичины Оса и ь р, зависят от тем пературы окружающей среды и медпенно меняются с ее изменением, поэтоцу в интервапе времени работы устройства

:t - t< их можно, =читать постоянными.

В вычиспитепе тепесистемы временные интервалы преобразуются в код путем запопнении импупьсами высокой частоты и подсчетом поспедних и вычисляется эе« нитный угоп по формупе, учитывающей выражения (2,3 и 4) 8- g М" 2 "Фа пв+ "смРн "р-(см н o) @ В

g=a„ gp „arcing - йгсЫ вЂ” " с си 2 RU с06@"0"ñì Ки co (1)с,мКц ьо) сов6

:Л

Из1-выражения (5) спедует, что попу перестройки схемы в предепах 100чаемые значения угпа не зависят от ко- 4000 Гц. Кроме того, напряжение может эффициентов.преобразования эпементов, 2> иметь не синусоидапьную форму, а тресхемы и от температуры окружающей сре-. угопьную, прямоугопьную или меандр, ды. Поэтому, точность устройства цепи- так как СКТ имеет широкую поносу проком опредепиется точностью применяемого пускания и поэвопяет трансформировать датчика, а именно, степенью прибпиже- напряжения б@з искажений, и мапое врения огибающих выходных напряжений дат- 30 мя выборки дает независимость резуп

° чика к синусоидапьному закону, тата измерения от формы входного напряПредлагаемое устройство измерения жени, Все это расширяет обпаств примеэенитного угпа обпадает повышенной точ- нения устройства и поэвопяет применять ностью измерения, так как выдает сиг- его в ряде геофизических систем без нап, соответствуюший аддитивной погреш- 35 перестроек.. ности, который позвопяет устранить указанную погрешность при вычиспении (5), Предпагаемое устройство обпадает

Необходимо отметить, что изменение ши- значитепьной простотой конструкции, опрерины тактовых импупьсов ипи времени депяюшей высокую экономичность и мавыборки, еспи оно значительно меньше 4о лый объем для размещения схемы, что периода напряжения Uez, также не впия- объясняется отсутствием громоздких фильт-

I ет на рззупьтат измерения, так как при ров, а также. наличием бесконтактных этом изменяется пишь коэффициент пере-, эпектронных кпючей,. коммутирукидих сиг. дачи пр образоватепя 11-К . Устройство напьные напряжения. обладает рядом отпичитепьных преиму 4 . Предпагаемое устройство испытано в ществ. Зго, прежде всего, высокое быстро лаборатории ВНИИнефтепромгеофизики с действие, что является резупьтатом ана цепию использования его в агрегатированлого-цифрового преобразования на основе ной системе скважинных геофизических выборки информационного .сигнапа путем приборов (АСГП). Предваригепвные исстроьирования узким тактовым импупьсом.5 пытания показапи, что точность измереВремя работы устройства составпяет все- ния зенитного угпа при использовании го три периода входного напряжения, чао- датчика СКТ 232 Б (кп. 0,85) состав-. ! о тота которого может быть изменена без пявт 18 в диапазоне 0-130 C. 054538

1054538

Составитепь И. Карбачинская

Редактор Н. Воповик Техред М.Гергепь Корректор А. Лэятко, Заказ 9059/39 Тираж 603 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по депам юобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиап ППП Патент, r. Ужгород, уп. Проектная; 4