Устройство для измерения отклонения объекта от вертикали

О П И С А Н И Е (11)769326ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз Советских Социалистических Республик(43) Опубликовано 07,10.80 Государственный комете СССР по делам изобретений и открытий45) Дата опубл ния описания(72) Автор,ы изобретеви И. Трофимов, В. В. Попов и А. Л. Торгашов Томский ордена Октябрьской Революции ена Трудового Красного Знамени политехническ институт им, С. М. Кирова(54) УСТРОЙ СТ ВО ДЛЯ ИЗМЕР ЕН ИЯТКЛОНЕНИЯ ОБЪЕКТА ОТ ВЕРТИКАЛ ктивные преобразоваые выходные характетрудняет их применеизмр ения к ивизны ватели соизмелиний, асполавести к линии. ру неерении тра не 30 Изобретение относится к области измерительной техники и предназначено для определения искривления скважин малого диаметра при малых углах отклонения от вертикали (до ,3),Известны устройства для измерения кривизны скважин, основанные на преобразовании отклонения маятника от вертикали в электрический сигнал.,В качестве электрических ,преобразователей в них используются главным образом индуктивные и емкостные преобразователи (11. Общим недостатком устройств являются большие габариты, что делает невозможным использование их для измерения искривления скважин малого диаметра, и низкая чувствительность. Их применяют для измерения больших углов искривлений оси скважины. Кроме того, емкостные преобразо имеют уровень полезного сигнала, римый с наводками соединительных поэтому их вторичная аппаратура р гается вместе с датчиком, чтобы с минимуму длину соединительной Располагать же вторичную аппарату посредственно у датчика при изм кривизны скважин малого диаме представляется возможным. Емкостные и индутели имеют нелинейнристики, что также зание в датчиках для р р скважин.Известно также устройство, содержащее стаканчик с жидкостью, к дну которого прикреплены два пьезоэлемента, При отклонении корпуса датчика от вертикали изменяется уровень жидкости над пьезоэлементами, что приводит к изменению выходного сигнала 21.Недостатком данного устройства является зависимость выходного сигнала от уровня жидкости в стаканчике, что приводит к погрешности измерения.Устройства для измерения малых углов отклонения от вертикали скважин малого диаметра могут быть построены также на основе ультразвукового,преобразователя. Устройство содержит генератор, измерительную схему и датчик, выполненный в виде кюветы, заполненной жидкостью. В верхней части кюветы жестко закреплены кронштейн с тремя шарнирно подвешенными плоскопараллельными пьезоэлементами, два из которых, приемные, расположены симметрично относительно третьего - излучающего. При этом приемные пьезоэлементы погружены в жидкость налоловину, а излучающий - полностью. При изменении наклона корпуса датчика изменяется уровень жидкости под каждым из приемных пьезоэлементов, что приводит к изменению их выходных сигналов Я.Недостатком этого устройства является также зависимость выходного сигнала от уровня жидкости в кювете, который изменяется особенно сильно при .повышенных температурах. Точность измерений снижается также при наличии вибрации (колебаний уровня). Кроме того, характерлстики пьезоэлементов и жидкости со временем и при колебаниях температуры изменяются.Целью изобретения является повышение точности путем уменьшения действия. изменения температуры и вибрации на результаты измерений, а также осуществление контроля настройки шкалы измерительного прибора в процессе измерений.Цель достигается тем, что устройство, содержащее 1 датчик, выполненный,в виде кюветы, заполненной жидкостью с помещенными в нее пьезоэлементами, один нз которых - излучающий закреплен на маятнике, подвешенном в плоскостипараллельной плоскости расположения приемного пьезоэлемента, и подключен к генератору электрических колебаний, а также измерительный прибор, снабжено дополнительно тремя парами пьезоэлементов, жестко закрепленных в кюветепричем пьезоэлементы в каждой паре расположены друг от друга на расстоянии, соответствующем двум крайним и среднему положениям подвижного излучающего пьезоэлемента относительно приемного, половина пьезоэлементов, укрепленных на стенке кюветы, подключена к измерительному прибору, а остальные - к генератору электрических колебаний.На чертеже, приведена принципиальная схема устройства.Устройство содержит кювету 1 с эталонной жидкостью, пьезоэлементы 2 - 9, генератор,10 электрических колебаний и измерительный прибор 11, Пьезоэлементы 2, 4, 6 и 8 закреплены на внутренней стенке кюветы, пьезоэлемент д шарнирно подвешен на кронштейне 12, пьезоэлементы 5, 7 и 9 закреплены на кронштейнах 13 и 15 соответственно. Пьезоэлементы 3, 5, 7 и 9 подключены к тенератору 10, а пьезоэлементы 2, 4, 5 и 8 - к схеме, содержащей измерительный прибор,111. Пьезоэлементы 2 и 3 являются рабочими, пьезоэлементы 4 и 5 соответствуют крайнему левому, пьезоэлементы 6 и 7 - среднему, а пьезоэлементы 8 и 9 - крайнему правому положениям подвижного пьезоэлемента 3 относительно неподвижного пьезоэлемента 2.Устройство .работает следующим образом.5 0 15 20 25 Зо 35 Фор мула изобретени я Устройство для измерения отклонения объекта от вертикали, преимущественно для определения искривления скважин, содержащее датчик, выполненный в,виде кюветы, заполненной жидкостью с помещенными в нее пьезоэлементами, один из которых, излучающий, закреплен на маятникеподвешенном в плоскости, параллельной плоскости расположения приемного пьезоэлемента, и подключен к генератору электрических колебаний, а также измерительный прибор, отличающийся тем, что с целью повышения точности и осуществления контроля настройки шкалы измерительного прибора в процессе измерений, оно снабжено, дополнительно тремя парами пьезоэлементов, жестко закрепленных в кювете, причем пьезоэлементы в каждой паре расположены друг от друга на расстоянии, соответствующем двум крайним и среднему положениям подвижного излучающего пьезоэлемента относительно приемного, половина пьезоэлементов, укрепленных на стенке кюветы, подключена к измерительному прибору, а остальные - к генератору электрических колебаний,40 45 50 Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе: 65 При отсутствиии отклонения оси скважины от вертикали пьезоэлемент 2 занимает среднее. положение. Под действием, электрического напряжения от генератора 10 он излучает механические колебания в направлении пьезоэлемента 2, на котором возникает электрическое напряжение, соответствующее середине шкалы прибора 11 измерительной схемы. Если скважина имеет кривизну, кювета наклоняется, влево или вправо, при этом изменяется расстояние между пьезоэлементами 2 и 3 и соответственно изменяется напряжение, снимаемое с пьезоэлемента 2, фиксируемое прибором измерительной схемы.В случае изменения параметров пьезоэлементов или жидкости в процессе измерения от изменения внешних условий или во времени производится настройка шкалы показывающего, прибора путем подключения его к пьезоэлементам 4 - 9 соответствующим началу, середине и концу шкалы измерительного прибора.В устройстве пьезоэлементы полностью погружены в жидкость, поэтому исключено влияние уровня жидкости на его метрологические характеристики. Возможность корректировки шкалы прибора в процессе измерений позволяет также существенно повысить стабильность и точность устройства и применять его для работы в широком диапазоне температур.769326 Составитель Л. Колюбакинаедактор О. Филиппова Техред И. Пенчко Корректор И. Осиновс исное рытий к. фил. пред. Патент ип,1. Патент ФРГ1262618, кл. 42 С 25/01, 1968.2. Авторское свидетельспво СССР551515, кл. 6 01 Р 23/28, 06.О 1,76. Заказ 1232/1257 Изд473 НПО Поиск Государственного комитет113035, Москва, Ж3. Авторское свидетельство СССР532756, кл. 6 О 1 С 1/00, 14.04.75 (прототип). Тираж 810. ПоССР по делам изобретений н оаушская наб., д. 4/5