Датчик угла отклонения от вертикали

(22) Заявлено 09.02.77(21) 2450609/2с присоединением заявки (23) Приоритет М. у(. 2 Е 21 В 47 Су 01 С 1 Гасудоротоенное оомотоСоаото Меостров СССРоо долом хэобретеейн оирютий(45) Дата опубликования описания 22,03.7 УДК 623,241.7. М Научно-исследовательский институт механики Московского орден(И) Заявйтель Ленина и ордена Трудового Красного Знамени Государственног университета им, М. В. ЛомоносоваУГЛА ОТКЛОНЕНИЯ ОТ ВЕРТИКАЛ и лектромвг 30 Изобретение относится к области з метательной техники. и может найти применение в телеметрической аппаратуре контроля процесса бурения при проведеиии геофизических измерений в скважине,фИзвестен датчик угла отклонения, держащий феррозоиды, электромагнитНаиболее близким к предлагаемому является датчик угла отклонения от вертикали, содержащий феррозонд, электромагнит с якорем н катушкой питания с сердечником, неподвижный полюсный наконечник, выполненный в виде конуса, н подвнжньйв вице шара 1.2. Известные датчики имеют большие га бариты, что затрудняет проведение геофизических измерений в скважине. Наличи потоков рассеивания ухудшает необходимы для работы датчика радиально-сферический вид магнитного поля и области поверхности наконечника, так квк часть мвгнитног поля замыкается на поверхность датчика,Целью изобретения является повышение точности измерения за счет улучшения ха 2рактеристнки магнитного поля энита.Поставленная цель достигается тем, что катушка питания с сердечником электромагнита установлена нв основании конуса полюсного наконечника вдоль его оси, а якорь электромагнита выполнен съемным,На чертеже представлен датчик угла отклонения от вертикали в разрезе, Он содержит кольцевой феррозонд 1 с обмотками питания а выхода, рвсноложенный под коническим полюсным наконечником 2. Непосредственно с последним соединен цилиндрический сердечник Э катушки 4 питания электромагнита, причем дыаметр ка тушки не превышает диаметр основания конуса. Подвижный полюсный наконечник 5 выполнен в виде шара, перемещающегося по поверхности якоря 6 электромагнита. Оба полюсных наконечника, сердечник, якорь электромагнита и корпус 7 датчика изготовлены из магнитомягкого материала и составляют магнитную цепь.Внешние части магнитопровода экранируют феррозонд 1 от воздействия посто. 38ронних магнитных полей, Смена якоря не. требует демонтажа датчика и не нарушаетосновного конструкторского принципа егопостроения, что позволяет подучить нужную зависимость величины Выходного сигнала от угла отклонения, так как зто зависит от формы поверхности якоря, которая в общем случае является криволинейной,Датчик работает следующим образом. 10Обмотку питания феррозонда 1 подклкчайт к генератору перюмюнногэ тока, а,, катушку 4 электромагнйта к источникупостоянного. тока При Вертикальном положюини датчина подвиэкный полкэснэй иако днечник 5 Находится.точио В центре яиэря6 .Под феррозоидэм. СэставлявмЮЯ магштэБОГО поля В плоскости сердечника феррозонда на которую Он рюагерует практичбяки рзвйа нулю для напраВления чувствя я)тельиости феррозонда. ЗДС на концах Выхойиъх Обмоток равна нулюЙри Отклонении датчика от вертикалияа некоторый угол подвижный полюсныйнаконечник перемешается В Новое положе Я 5иию, при этом нарушается симметрия магБитнОГО поля пояВляются компонента магнитного поля, лежащего в плоскости серФеррозэида 9 которую мжнэ разлжить на составляющие пэ направлениям 30чувствительности феррозэниа, На концахвыходных обмоток появляется ЗДС удвоенной частоты питания феррозонда, амплитудакоторой пропорциональна измеряемым компонентам поля, т. е, пропорциональна углу 35отклонения от вертикали.Размещение катушки 4 питания электромагнита на сердечнике 3 непосредственносоединенном с коническим пэлюсным наконечником, пэзвсляет уничтожить зазор 40между якорем 5 и корпусом 1, Такимобразом, поперечный размер датчика резкосокращается, к тому же, исчезает потокрассеивания с якоря на поверхность корпуса, что улучшает характеристику магнитного пэля и уменьшает потери катушки питания,Кроме того, выполнение якоря электромагнита съемным позволяет получать различные зависимости Величины выходногосигнала от углаотклбнения. Так, например,применяя в датчике якорь, поверхность которого имеет вид полусферы, располагаяферрэзэид в геометрическом центре движения пэдвижнОГО полюсноГО наконечника и УСТаиавднвая ОСТРИЕ КОНУСНОГО НЕПОДВИЖ . ного наконечника непосредственно над феррэзондом, получают синусэндальную заВН симость выходного сигнала от угла отклонения от вертикали. Б случае замены якоря с полусферической поверхностью на якорь с поверхностью, выполненной как сегмент шаровой поверхности большго ра днуса, расширение увеличивается, хотя при этом диапазон измеряемого угла сужается. А.,если поверхность типа элемента элипсоида будет такой, что при увеличении угла отклонения от вертикали расстояние МЕЖДУ ПОДВИЖНЫМ И БЕНОДВИЖНЫМ ПОЛЮС ными наконечниками с Окращается тэ мэж но получить и линейную зависимость величины выходного сигнала от угла отклонения.Предлагаемый датчик обеспечивает возможность геофизических измерений в скважинах малого диаметра, требуется меньше материала на его изготовление и меньше потребляемая его электромагнитом мощность, улучшаются и расширяются характеристики датчика, например, по каче ству магнитного поля, по форме выходного сигнала как Функции угла отклонения.Формула изэфретения1, Датчик угла отклонения От вертикали,содержащий Феррэзэнд, электромагнит сякорем и катушкой питания с сердечником,неподвижный пэлюсный наконечник, выпэлненный в виде конуса, и подвижный ввиде шара, О т л и ч а ю ш и й с а тем,чтэ, с целью повышения точности измерения за счет улучшения характеристикимаГиитнэГО поля электромагнита катушкапитания с сердечником электромагнита установлена на основании конуса .полюсногонаконечника вдоль егэ эси,2. Датчик пэ и, 1, э т л и ч а юш и й с я тем, чтэ якорь электромагнитаВЫПОЛНЕН СЪЕМНЫМ,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Авторское свидетельство СССРК 492649, кл. Е 21 В 47/02, 1974.2, Авторское свидетельство СССР488915, кл, Е 21 Б 47/02, 1974,306/ ЦНИ СР ППП Патент, г. Ужгород, ул, Проектна 26 Тираж 734ИПИ Государственного комитетапо делам изобретений13035, Москва, Ж, Рвушска Подписноеовета Министровоткрытийнаб., д, 4/5