Датчик ориентации

СОЮЗ СОВЕТСНИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ РЕСПУБЛИН 119) (11)А 3150 Е 21 В 47/02 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОБРЕТЕНИЯ(71) Опытно-конструкторское бюро геофизического приборостроения Объединения "Укргеофизика"(56) 1. Браславский Д.А. и др. Авиационные приборы и автоматы. М., "Машиностроение", 1978, с.297.2. Сборник. "Геофизическая аппаратура"."Недра", 1981, У 74, с.135. (54)(57) 1, ДАТЧИК ОРИЕНТАЦИИ, содержащий корпус, в котором размещен феррозонд с двумя обмотками, установленный на валу электропривода, генератор переменного тока, фильтр нечетных гармоник и усилител четных гармоник, о т л и ч а ю -пара- Кр рро ОПИСАНИДВТ 0 РСНОМУ С щ и й с я тем, что, с целью повы шения его надежности и снижения уровня шумов, он снабжен двумя ми индуктивно связанных обмото одна из которых включена между вы ходом генератора переменного тока и обмоткой возбуждения, а другая между иэмерительной.обмоткой Фе зонда и входом фильтра нечетных гармоник, причем обмотки, подключ ные к обмотке возбуждения и к измерительной обмотке, установлены немагнитном валу электропривода, а обмотки, подключенные к выходу генератора переменного тока и ко входу фильтра нечетных гармоник, размещены неподвижно на корпусе,2, Датчик по п. 1, о т л и ч а щ и й с я тем, что, с целью увел ния индуктивной связи, каждая пар обмоток снабжена разрезным ферромагнитным сердечником.Недостаток известного феррозондового датчика ориентации заключается в том,что питание обмотки возбужде,ния и съем сигнала от измерительной обмотки осуществляется через коллектор со щетками. Наличие трущегося электрического контакта в цепи коллектора создает шумы и снижает надежность работы датчика. Особенно серьезную помеху коллектор со щетками создает в измерительной ,цепи датчика, где сигнал мал и в ряде случаев, соизмерим с уровнем создаваемых шумов.Целью изобретения является повышение надежности работы феррозондового датчика и снижение уровня шумов в нем. 55 60 Изобретение относится к исследованию буровых скважин и может найти применение в тех приборах, где требуется ориентировка положения объекта относительно магнитного меридиана.Известны датчики ориентации с магнитной стрелкой, работа которых основана на свойстве свободно подвешенного в магнитной поле Земли постоянного магнита располагаться по направлению магнитного меридиана. Подвижная система магнитного компаса состоит из одной или нескольких пар постоянных магнитов, поплавка и шкалы (Оф. Подвижная .система Ъпирается шпилькой на подпятник, укрепленный на колонке корпуса компаса (1 3.Магнитные компасы имею простую конструкцию, не требуют питания и обеспечивают высокую точность измерений только в стационарных условиях. Однако эти датчики непригодны для . работы на движущихся объектах из-за колебаний магнитной системы во время движения.Известен также датчик, ориентации, в котором магнитная стрелка заменена феррозондом - активным индукционным преобразователем.Феррозондовый датчик ориентации содержит феррозонд, состоящий из двух сердечников с двумя обмотками, которые соединены так, что нечетные гармоники практически компенсируются Феррозонд приводится во вращение электроприводом, состоящим из электродвигателя с редуктором. Обмотка возбуждения ферроэонда при помощи коллектора со щетками соединяется с генератором переменного тока.Измерительная обмотка Феррозонда через коллектор со щетками соединя" ется с фильтром нечетных гармоник, выход которого соединен со входом усилителя четных гармоник, выход которого соединен с измерительным прибором 23 5 10 20 25 30 35 40 45 50 Поставленная цель достигается тем, что датчик ориентации, содержащий корпус, в котором размещен феррозонд с двумя обмотками, установленный на валу электропривода, генератор переменного тока, фильтр нечетных гармоник и усилитель четных гармоник, снабжен двумя парами индуктивно связанных обмоток, первая пара обмоток включена между выходом генератора переменного тока и обмоткой возбуждения, а другая - между измерительной обмоткой феррозонда и входом Фильтра нечетных гармоник, причем обмотки, подключенные к обмотке возбуждения и к измерительной обмотке, установлены на немагнитном валу электропривода, а обмотки, подключенные к выходу генератора переменного тока и ко входу фильтра нечетных гармоник, размещены неподвижна на корпусе датчика.Кроме того, для увеличения индуктивной связи между обмотками, каждая пара обмоток снабжена разрезным ферромагнитным сердечником,На чертеже изображен датчик ориентации, разрез.Датчик содержит корпус 1 из немагнитного материала, в котором размещены феррозонд, состоящий из магнитного сердечника 2 с обмотками: возбуждения 3 и измерительной 4.Феррозонд укреплен на оси 5 электропривода б,Обмотка 3 возбуждения соединена с укрепленной на валу 5 обмоткой 7,а измерительная обмотка 4 - с укрепленной на валу обмоткой 8, С обмоткой 7 индуктивно связана обмотка 9, которая подключена к выходу генератора 10 переменного тока и неподвижно укреплена на корпусе 1 датчика.С обмоткой 8 индуктивно связана обмотка 11, которая подключена ко входу Фильтра 12 нечетных гармоник, выход которого соединен со входом усилителя 13 четных гармоник. Для усиления индуктивной связи между парами обмоток 7 и 9, 8 и 11 в об" мотки введены ферромагнитные сердечники 14 и 15. Датчик работает следующим образомм.Магнитный сердечник 2 с обмотками 3 и 4 при работе вращается на оси 5 при помощи электропривода б.Переменный ток .от генератора 10 поступает в обмотку 9, которая индуктивно связана с вращающейся обмоткой 7. Индуцированная в обмотке 7ЭДС вызывает переменный ток в обмотке 3 возбуждения, которая соединена с обмоткой 7. Переменный ток,действующий в обмотке 3, вызываетперемагничивание магнитного сердеч1099060 Составитель И. КарбачинскаяТехред М.Надь Корректор Ю.Макаренко Редактор Г. Волкова Заказ 4335/27 Тираж 564 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретениЯ и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патентф, г.Ужгород, ул.Проектная, 4 ника 2 по симметричному циклу. Изменение магнйтного потока, вызванное перемагничиванием сердечника 2по симметричной кривой, индицирует визмерительной обмотке 4 ЭДС, изменяющуюся по гармоническому закону. Так 5как одновременно на сердечник действует магнитное поле Земли, токривая перемагничивания изменяет своиразмеры и форму и становится несимметричной. При этом изменяется величина.и гармонический состав ЭДС индукции в измерительной обмотке 4, атакже и тока в обмотке 8, котораясоединена с обмоткой 4. Ток, протекающий во вращающейся обмотке 8,индиМирувт ЭДС в неподвижной обмотке 11, которая индуктивно связанас обмоткой 8. Эта ЭДС действует навходе фильтра 12 нечетных гармоник,подключенного к обмотке 8. Фильтр 12отфильтровывает нечетные гармоникии подает гармонический сигнал на усилитель 13 четных гармоник, на выходе которого действует ЭДС, состоящаяиз четных гармонических составляющих,величины которых пропорциональны напряженности измеряемого поля Земли. Эта ЭДС используется во вторичных приборах для управления индикатором ориентации.Использование новых элементов - двух пар индуктивно связанных обмоток, - позволяет бесконтактно передавать переменный ток от генератора к вращакцемуся магнитному сердечнику для его перемагничивания и от вращающейся измерительной обмотки к фильтру нечетных гармоник. Устранение трущихся электрических,контактов в этих цейях снижает уровень шумов и повышает надежность работы предлагаемого датчика ориентации по сравнению с известным.Снижение уровня шумов особенно существенно в цепи измерительной обмотки феррозонда, где измерительный сиг- нал мал и, в ряде случаев, соизмерим с уровнем помех. Таким образом, в предлагаемом датчике увеличивается соотношение сигнал/помеха по сравнению с известным примерно в 3-5 раза.