Инклинометр

Инклинометр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

-Союз Советских †:Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6!) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 21 05 ° 81 ° (21) 3293373/22-03 рц g+ з

Е, 21 В 47/022 с присоединением заявки Нов

Государствеииый комитет

СССР ио делам изобретеиий и открытий (23) Приоритет-

Опубликовано 07.02.83. Бюллетень Мо 5 (53) УДК 622.242. (088. 8) Дата опубликования описания 07.02.83 (72) Авторы изобретения

Б.Ф.Ермилов, Е.И.Орлов и В.И.

Всесоюзный ордена Трудового Красно исследовательский институт r и маркшейдерского де (7f ) Заявитель . (54) Изобретение относится к маркшейдерскому приборостроению и может быть применено в .инклинометрических станциях, применяемых для съемки скважины при производстве работ по шахтному строительству..

Известен инклинометр, позволяющий осуществлять съемку наклонных скважин.

В этом инклинометре угол наклона в вертикальной плоскости измеряется с помощью жидкостного пузырькового уровня, снабженного фотоэлектрическим считывающим устройством (11.

Недостатком инклинометра является то, что для получения желаемой . точности измерения зенитного угла с изменением диапазона измеряемых-углов необходимо заменять сами пузырьковые уровни и первоначальную их установку, т.е. необходимо применять уровни с разной ценой деления, нри этом необходима априорная информация о приближенной величине нэмеряемыхуглов.

Наиболее близким к предлагаемому является инклинометр, в которой зенитный угол измеряется с помощью плоскостных маятников. Инклинометр обеспечивает требуемую точность измерений, но при зенитных углах не превышающих 4о. Считывание информации о величине и знаке зенитных углов скважины осуществляется в нем с помощью многооборотных-потенцио-. метров. Сигналы с потенциометра по специальному кабелю передаются йа поверхность, где осуществляется их регистрация и обработка (2).

Недостатком известного инклино, метра является то, что при расширении диапазона измерений зенитного угла падает точность измерений. Для сохранения требуемой точности необходима замена потенциометра, которая производится по данным предварительных измерений зенитных углов скважины, т.е. и в этом инклинометре для точных измерений нужна информация о приближенной величине измеряемых углов.

Известен также инклинометр, содержащий корпус, два маятника с взаимно--перпендикулярными плоскостями качания, два фотоэлектрических считы- . вающих узла, каждый иэ которых включа-ет излучатель и фотоприемник,связанный через коммутирующий узел со. схемой определения знака угла отклонения, регистрирующий узел P3).

994703

Однако этот инклинометр не позволяет определять пространственное положение оси скважины в ферромагнитной среде и, кроме того, при малых зенитных углах точность определения зенитного угла полностью зависит от точности приведения измерительного устройства в,плоскость наибольшего наклона.

Цель изобретения — повышение точности и расширение диапазона измере- IO ний.

Поставленная цель достигается тем, что инклинометр, содержащий корпус, два маятника с взаимно перпендикуляР", ными плоскостями качания, два фото- 15 электрических считывающих.узла, каждый иэ которых включает излучатель и фотоприемник, связанный ч рез ком- мутирующий узел со схемой определения знака угла отклонения, регистри-,щ рующий узел, снабжен двигателем, связанным с редуктором, масштабным генератором, двумя схемами совпадения а каждый из фотоэлектрических узлов снабжен дополнительным фотоприемником2 установленным соответственно на корпусе маятника, при этом между.дополнительными фотоприемниками на выходных шестернях редуктора размещены излучатели, причем выходы фотоприемников через коммутирующий узел подключены к входу схемы определения, знака угла отклонения, выходы которой соединены с одним иэ входов схем совпадения, а к другому входу схем совпадения подключен выход масштабного генератора, вход которого связан с выходной осью..двигателя, выходы схем совпадения соединены с регистрирующим узлом.

На фиг.1 приведена блок-схема предлагаемого инклинометра на фиг.2кинематическая схема одного канала измерения составляющей зенитного угла.

Блок-схема содержит корпус 1 ин,клинометра, на котором закреплены

:два плоскостных маятника 2 и 3

l I плоскости качания маятников 2 и 3 взаимно перпендикулярны. На корпусах

4 и 5 маятников расположены фотоприемники б и 7, а на корпусе 1 инклинометра — фотоприемники 8 и 9. В пространстве между фотоприемниками

6 и 8 и между фотоприемниками 7 и 9 расположены излучатели, соответствен 55 но, 10 и 11 на выходных шестернях редуктора 12, соединенного с двигаФ-q телем 13. Выходы фотоприемников б, 8 и 7, 9 через коммутирующее устройство 14, к которому подсоединен дат чик 15 глубины, подключены к входу схемы 16 определения знака угла отвключения корпуса маятника, выходы которой соединены с одним иэ входов схем 17 и 18 совпадения, а к другому входу схем 17 и 18 совпадения подключен выход масштабного генератора 19, вход которого связан с выходной осью двигателя 13. Выходы схем

17 и 18 совпадения подсоединены к регистрирующему устройству 20.

Кинематическая схема включает корпус 1 инклинометра, на котором в корпусе 4 закреплен плоскостный маятник 2, на корпусе 4 маятника расположен излучатель 21, а на самом маятнике 2 — фотоприемник 22, выход которого через усилитель 23 с управляющей обмоткой следящего двигателя 24, выходная ось последнего через редуктор 25 соединена с корпусом 4 маятника. С корпусом 4 через редуктор 25 связан и фотоприемник 6, в пространстве между которым и закрепленном на корпусе 1 инк! линометра фотоприемником 7 расположен излучатель 10. Последний закреплен на шестерне редуктора 12, который связан с двигателем 13. С осью двигателя 13 связан масштабный генератор 19, включающий диск 26 с прозрачными щелями, излучатель 27 и фотоприемник 28. Выход фотоприемника подключен к входу схемы 18 совпадения, на другой вход которой через коммутирующее устройство 14 и схему 16 определения знака угла отклонения корпуса маятника подсоединен выход фотоприемника б. Выход схемы совпадения 18 подсоединен к регистрирующе.— му устройству 20.

Инклинометр работает следующим образом.

При отклонении корпуса 1 инклинометра от вертикального положения отклоняются корпуса 4 и 5 маятников

2 и 3. Две следящие системы, каждая из которых включает (фиг.2) излучатель 21, фотоприемник 22, усилитель

23, двигатель 24 и редуктор 25, разворачивают корпусы 4 и 5 в двух взаимно перпендикулярных плоскостях в соотве1ствии с наклоном корпуса 1 инклинометра. Вместе с корпусами.4 и 5 разворачиваются фотоприемники б и 7, и по окончании переходного процесса они занимают определенное угловое положение относительно закрепленных на корпусе 1 инклинометра фотоприемников 8 и 9. Датчик 15 глубины фиксирует и передает на регистрирующее устройство 20 глубину, на которую опущен инклинометр. Одновременно с этим датчик 15 выдает сигнал на включение двигателя 13 и коммутирующего

Устройства 14. Включенный двигатель

13 через редуктор 12 разворачивает излучатели 10 и 11.

Перемещаясь, излучатель 10 поочередно засвечивает фотоприемники 8 и б, а излучатель 11 — фотоприемники

7 и 9. Возникающие вследствие этого

994?03 ется и масштаб генератор- 19. Таким обРазом осуществляется время-импульсное кодирование угла разворота между фотоприемниками 9 и б.. Измеряемый угол преобразуется в интервал времени, заполняемый масштабными импульсами.

С выхода схемы 18 совпадения число импульсов, пропорциональное угловому рассогласованию фотоприемников

6 и 8, поступает на регистрирующее устройство 20, Расположенное обычно на поверхности. На это же устройство поступает информация со схемы 16 on20

25 разделения знака угла отклонения корпуса маятника.

После регистрации углового рассогласования между фотоприемниками

8 и б.осуществляется регистрация уг30 лового рассогласования между фотоприемниками 7 и 9. Импульсы с фотоприемников 7 и 9 через коммутирующее устройство 14 передаются на вход схемы 16 определения знака угла отклонения корпуса маятника ° Эта схема фиксирует порядок следования импульсов с фотоприемников 7 и 9. С выхода схемы 16 определения знака угла отклонения корпуса маятника импульсы поступают на первый вход схемы 17 совпадения, на другой вход которой, приходят импульсы с масштабного гене- 45 ратора 19. С выхода схемы 1? совпа- дения число импульсов, пропорциональное угловому рассогласованию фотоприемников 7 и 9, поступает на регистрирующее устройство 20, на кото- 50 рое поступает и информация о знаке угла отклонения корпуса 5 маятника со схемы 16.

Таким образом, на определенной фиксированной глубине осуществляется последовательное измерение составляющих зенитного угла путем попеременного подключения каждого из двух измерительных каналов к одному регистрирующему устройству. После

55 фиксации измерений по каждому из каналов (измерений отклонений корпуса .5 маятника 3 и корпуса 4 маятника 2) осуществляется перемещение корпуса инклометра вдоль измеряемой скважи65 импульсы с фотоприемйиков б и 8 поступают на вход коммутирующего устройства 14, которое подсоединяет выходы фотоприемников 6 и 8 к входу схемы

16 определения знака угла отклонения корпуса маятника. Эта схема фиксирует порядок следования импульсов с фотоприемников б и 8. Со схемы 16 определения знака угла отклонения корпуса маятника импульсы поступают на первый вход схемы 18 совпадения, 10 на другой вход которой проходят имйульсы с масштабного генератора 19 связанного с выходной осью двигателя

13. При изменении скорости вращения двигателя 13, соответственно изменя- 35

В предлагаемом устройстве для получения высокой точности измерений не требуется большого числа прорезей в диске, диск может быть изготовлен малого диаметра. Например, для получения цены деления импульса, равной

1, на кодовом диске надо сделать

360х60=-21600 рисок. В устройстве, чтобы получить генератор с ценой делес ния 1, диск генератора должен иметь- .

6 прорезей (при частоте следования импульсов 360 Гц, двигатель имеет скорость 60 об/с редуктор 1:3600) 21600 имп имп. б

60 об 3600 об. т.е. б прорезей, при этом время измерения угла в 60О равно 10 с, что вполне допустимо при измерениях с помощью инклинометра.

Предлагаемый инклинометр позволяет сократить число измерений и тем самым повысить их производительность.

Если принять во внимание, что в среднем за один год измеряются

100000 пог. м скважин, и стоимость измерений 100 м составляет 100 р., то при сокращении числа измерений в

1,5-2 раза достигается экономия

67 — 50 тыс.руб. на 1 прибор в год.

Формула изобретения

Инклинометр, содержащий корпус, два маятника с взаимно перпендикулярными .плоскостями качания, два Фотоэлектрических считывающих узла, каждый из которых включает излучатель

H фотоприемник, связанный через комны, фиксация нового значения глубинй и измерение составляющих зенитного угла.

Эффект расширения диапазона измерения зенитного угла с помощью предлагаемого инклинометра достигается без снижения точности измерения за счет применения импульсного генератора, связанного, редуктором со считывающим устройством. Частота выходных .З. сигналов с генератора синхронизируется с частотой считывания значений зенитного угла, что позволяет применять в качестве привода генератора асинхронный двигатель, так как с изменением частоты генератора соответственно изменяется и частота считывания.

Известны устройства, в которых для получения высокой точности измерения угла применяют кодовые диски с большим числом прорезей. При этом приходится изготавливать диск большого диаметра, что затрудняет его

Применение в инклинометрах, диаметр которых ограничен диаметром пробуренной скважины.

994703 мутирующий узел со схемой определения знака угла отклонения, регистрирующий узел, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измерений, он снабжен двигателем, связанным с редуктором, масштабным генератором, двумя схемами совпадения, а каждый из Фотоэлектрических узлов снабжен дополнительным фотоприемником, установленным соответственно на корпу- 10 се маятника, при этом между дополнительными фотоприемниками на выходных шестернях редуктора размещены излучатели, причем выходы фотоприемников через коммутирующий узел подключены 15 к входу схемы определения знака угла отклонения, выходы которой соединены с одним из входов схем совпадения, а к другому входу схем совпадения подключен выход масштабного генератора, вход которого связан с выходной осью двигателя, выходы схем совпадения соединены с регистрирующим узлом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Рей Б.A. К вопросу обеспечения вертикалъности скважин при турбинном буренин;. — неруды Укрнииомшса, вып.ЯИ, 1 оспортехиздат, 1962, с. 39-51.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 368389, кл. E 21 В 47/022. 1973

3. Авторское свидетельство СССР

Р 488914, кл. Е 21 В 47/022, 1974.

994703

Составитель И.Карбачинская

Редактор Т.Митрович ТехредA.Áàáèíåö Корректор Л. Бокшан

Заказ 596/14 тираж 6{)l Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал. ППП Патент, r.Óærîðîä, ул.Проектная,4