Преобразователь азимута

Номер патента: 1452953

Автор: Рогатых

ZIP архив

Текст

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1 В 47/02 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ фиг.1(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ АЗИМУТА (57) Изобретение относится к промысловой геофизике. Цель - повышение точности за счет исключения влияния на результат измерения азимута расстройки и температурного дрейфа параметров фазовращателя. Преобразователь содержит датчик 1 с двумя дифференциальными феррозондами с ортогональными осями чувствительности, генератор 2, делитель 3 частоты, коммутатор 4, фазовращатель 5, избирательный усилитель 6, блок 7 интервалов времени и блок 8 управления. Последний имеет счетчики выдержки времени и подциклов, логические,ЯО 1452953 элементы и 0-триггер. Блок 7 содержит компаратор и О-триггер, Для исключении аддитивной и мультипликативной погрешности преобразователя один из входов фазовращателя 5 последовательно подключается к выходам датчика 1 и общему проводу. На второй вход фазовращателя 5 подается опорный сигнал с генератора 2. Фаза выходного сигнала соответствует отношению уровней сигналов феррозондов датчика 1 к уровню опорного сигнала. В блоке 7 значение фазы преобразуется в длительность импульса. Работа устройства делится на подциклы, управляемые блоком 8. В каждом подцикле осуществляется измерение фазы в зависимости от подключения фазовращателя 5 к входам коммутатора 4. Полученный в результате обработки результат дает значение магнитного Ж азимута. Применение преобразователя позволяет достичь высокой точности путем исключения влияния расстройки и темпера- уф турного дрейфа параметров фазовращате- ф ля. 2 ил.; - агсу еЯ и С - номин тов ф ы - круго У,(/2 - ампли сигна Если последни синусный датчивеличины э ателя;ота сигнал значения в альныезовращая час емен о х го сигнала дныхснов. вырато он тывает си имеют вид 9 з =а.1 ВСЯьная ампорота Уи =аПф тчика,1Изобретение относится к промысловой геофизике и может использоваться в составе инклинометров для определения магнитного азимута.Целью изобретения является повышение точности за счет исключения влияния на результат измерения азимута расстройки и температурного дрейфа параметров фазовращателя.На фиг. 1 представлена структурная схема преобразователя азимута; на фиг. 2 - реализация функциональных блоков преобразователя.Преобразователь азимута содержит синусно-косинусный датчик 1, включающий два дифференциальных феррозонда 1 - 1 и 1 - 2 с ортогональными осями чувствительности, генератор 2, подключенный через делитель 3 частоты к цепям возбуждения феррозондов 1 - 1 и 1 - 2, последовательно соединенные коммутатор 4, фазовращатель 5, избирательный усилитель 6 и блок 7 интервалов времени, а также блок 8 управления, вход которого подключен к второму выходу генератора 2, первый выход соединен с управляющим входом блока 7 интервалов времени, второй выход подключен к управляющему входу коммутатора 4. При этом 25 первый и второй входы коммутатора 4 подключены к сигнальным выходам феррозондов 1 - 1 и 1 - 2, а третий вход - к общему проводу схемы, второй выход генератора 2 также соединен с вторым входом фазовращателя 5, выход которого соединен с избирательным усилителем 6,Блок 8 управления (фиг. 2) содержит счетчик 9 выдержки времени, счетчик 10 подциклов, логические элементы1,4 и й-триггер 15. Блок 7 (фиг. 2) интервалов времени состоит из компаратора 16 и 0-триггера 17, формирующего широтно-модулированные импульсы. Коммутатор 4 представляет собой мультиплексор, управляемый цифровым кодом, поступающим от счетчика 10 подциклов блока 8 управления. 40Рассмотрим работу отдельно взятого ЯС- фазовращателя. Фаза его выходного сигнала и в этом случае при правильной настройке фазовращателя изменение фазы выходного сигнала фазовращателя становится пропорциональным углу 1 р,з=агс 1 д - ., =ф+45. 8) йп+соь Фазовращатель вносит постоянный сдвиг фазы в 45, который следует отнести к аддитивной погрешности измерения Лф. Кроме того, при расстройке фазовращателя равенство (3) не выполняется и появляется погрешность, имеющая аддитивную и мультипликативную составляющие А 2==0,5 - 0,5 соз( - 45 (а СМ++ аМЛС+/СЛь), где ЛР, ЛС - разбросы параметров фазовращателя, вызванные неточной настройкой и температурными дрейфами;Лв - изменение частоты сигналов.Из (5) видно, что для повышения точности преобразователей с фазовращателями необходимо выполнить следующие условия: т. е. выбрать одинаковые по величине, но противоположные по знаку температурные коэффициенты; равенство Ли=0 подразумевает стабилизацию частоты сигналов. Необходимость выполнения перечисленных условий составляет существенный недостаток известных устройств. Один из входов фазовращателя 5 последовательно подключается к выходам синусно-косинусного датчика 1 и к общему проводу схемы, вследствие чего сигнал (/, принимает значения /, =О апфипа 1, 02= =И сояфыпи 1 и 0=0. На второй вход фазовращателя 5 подается неизменный по величине опорный сигнал В результате фаза выходнимает значения3Если теперь измерить значения фазы сигнала фазоврашателя 5 и найти разности (аз чзз), (132 - 133), то они составят Цзщ у" "Диеврзз - срзз=агс 8 д йИ - ,)УЧфУ, (АССР)Полученные соотношения однозначно определяют угол поворота чувствительного элемента синусно-косинусного датчика 1, так как(: Игера 02) при этом результат не зависит от параметров фазовращателя 5, а следовательно, и от их разброса и дрейфа, а также от частоты сигналов. Последнее указывает на то, что фазоврашатель 5 может не настраиваться, а частота сигналов изменяться в широких пределах, тем самым повышается точность измерения азимута.В отличие от известных устройств, в которых на входы фазовращателя 5 одновременно подаются оба сигнала датчика 1, в предлагаемом преобразователе производится последовательно обработка сигналов датчика 1 при использовании такого же фазоврашателя 5, а также дополнительно формируется служебная информация о текущем состоянии параметров фазовращателя 5. Все это стало возможным за счет увеличения числа входов коммутатора 4 до трех и соединения одного из них с общим проводом, что позволяет получить служебную информацию, а также за счет введения блока 8 управления, предназначенного в основном для управления трехвходовым коммутатором 4.Генератор 2 вырабатывает непрерывный периодический сигнал прямоугольной или синусоидальной формы.Частота основной гармоники сигнала генератора 2 делится на два с помощью делителя 3 частоты. Последний вырабатывает мощный сигнал, необходимый для возбуждения феррозондов 1 - 1 и 1 - 2. Феррозонды 1 - 1 и- 2 выдают полигармонические сигналы, в составе которых информационные гармоники имеют удвоенную по отношению к сигналу возбуждения частоты. Благодаря применению делителя 3 частоты частота осНовной гармоники генератора 2 совпадает с частотой информационных гармоник сигналов феррозондов 1 - 1 и 1 - 2. Коммутатор 4 осуществляет попеременное подключение сигнальных обмоток феррозондов 1 - 1 и 1 - 2 и общего провода схемы к первому входу фазоврашателя 5. Фазоврашатель 5, на второй вход которого подается опорный сигнал с генератора 2, преобразует отношения уровней сигнальных гармоник фер 11 35 40 Т 1= - 1= Ж 360 3601+1 Р 6). О 15 20 25 ЗО 4розондов 1 - 1 и 1 - 2 к уровню основной гармоники опорного сигнала в соответствующие изменения фазы. С помощью избирательного усилителя 6 производится выделение основной гармоники из суммарного сигнала фазовращателя 5, чем достигается необходимое качество информационного сигнала. В блоке 7 интервалов времени указанные изменения фазы информационного сигнала, снимаемого с выхода избирательного усилителя 6, трансформируются в длительность импульсов. Блок 8 управления, тактируемый сигналом генератора 2, предназначен для формирования сигналов переключения коммутатора 4, выдержки времени, необходимой для окончания переходных процессов в фазовращателе 5 и избирательном усилителе 6, а также для управления блоком 7 интервалов времени с целью исключения попадания на выход преобразователя информации в течение времени переходных процессов.Процесс работы преобразователя азиму. та состоит из одинаковых циклов, каж дый из которых делится на три подцикла В первом подцикле фазовращатель 5 посредством коммутатора 4 соединяется с сигнальной обмоткой феррозонда 1 - 1. На первый вход фазовращателя 5 поступает сигнал феррозонда 1 - 1, в составе которого информационная гармоника имеет вид011= У 11 Яп(оз 1), (Д) где У 11 - амплитуда гармоники,а на второй вход - опорный сигнал с основной гармоникой вида (7). Фаза бз-гармоники на выходе фазовращателя С помощью избирательного усилителя 6, настроенного на частоту в, информационная гармоника выделяется из полигармонического сигнала на выходе фазовращателя 5. Поэтому на вход блока 7 интервалов времени поступает уже чистый синусоидальный сигнал, фаза которого по отношению к фазе основной гармоники сигнала генератора 2ельным усилителем 6.В блоке 7 интервалов времени фазовый сдвиг (15) преобразуется в длительность импульса%1=911+рб 15)где р 6 - сдвиг фазы, вносимый избират д блока 7 интерва-модулированные имупать только с некоени, которая формивления и необходима дных процессов в фаательном усилителе 6,При этом на выхо лов времени широтно пульсы начинают пост торой задержкой врем руется блоком 8 упра для завершения перехо зовращателе 5 и избир5Далее наступают второй и третий подциклы работы преобразователя, в течение оторых первый вход фазовращателя 5 оединяется с сигнальной обмоткой второо феррозонда 1 - 2 и общим проводом схемы. Фаза ь-гармоники на выходе фазовра. цателя принимает значения де У,1 - амплитуда; о - гармоники в составе сигнала феррозонда 1 - 2.5На выходе блока 7 интервалов времени оявляются импульсы, длительности которых оответственно составляют2% 360(ф +ф20 тз= о (Р 1 з+Р 6 )2%360 соПосле измерения длительностей выходных импульсов преобразователя по соотно щениям (16), (19) и (20) и обработки информации в условных кодах согласно алгоритму (12) получается ч =з) аВ. фгд(ф 2 ф 3 УзеаУголоднозначно определяется отно-ением амплитуд информационных гармоникигналов феррозондов 1 в 1 и 1 - 2. Поскольку оси чувствительности феррозондов ортогоальны и с помощью, например, подвижных амок и грузов устанавливаютея в горизонтальную плоскость, то амплитуды информационных гармоник изменяются по следующим законам;СI,П 1=Ипигса; Ущ 12=Сlтсоза (22) где а - магнитный азимут, У - максимальный размах уровней ин формационных гармоник. Следовательно, =а, т. е, результат измерения и обработки информации дает значение магнитного азимута. Функциональные блоки преобразователя азимута работают следующим образом.На вход счетчика 9 выдержки времени блока 8 управления поступает последовательность прямоугольных импульсов от генератора 2. Счетчик 9 работает в режиме непрерывного счета. Он отсчитывает каждые шесть импульсов генератора 2, чем достигается выдержка времени. По переднему фронту каждого седьмого импульса через элементы 11 и 12 перекидывает триггер 17 в состояние 1 и по переднему фронту каждого восьмого импульса переключает ,.четчи к 10 подциклов, который, в свою очередь, открывает соответствующий канал коммутатора 4, Триггер 15 устанавливает 6ся в состояние 1 первым импульсом, поступающим на вход блока 8 управления от генератора 2, вследствие чего открывается первый канал коммутатора 4 и этот момент времени соответствует началу цикла работы преобразователя. Компаратор 16 фиксирует моменты перехода через нуль синусоидального выходного сигнала избирательного усилителя 6 и периодически сбрасывает триггер 17 в состояние О. Поэтому разница во времени между установкой триггера 17 в состояниеи его сбросом пропорциональна фазовому сдвигу между сигналом генератора 2 и сигналом избирательного усилителя 6. После окончания третьего подцикла схема через логические элементы 13 и 14 приводится в исходное состояние.Временные интервалы, снимаемые с выхода преобразователя, заполняются импульсами от внешнего высокочастотного генератора и преобразуются в пропорциональные цифровые коды, Обработка измерительной ин. формации по алгоритму (21) производится с помощью специализированного вычислительного устройства на базе микропроцессора или в мини-ЭВМ каротажной лаборатории (не показано),Основным преимуществом преобразователя является высокая точность конечного результата измерений, которая достигается путем полного исключения влияния расстройки и температурного дрейфа параметров фазовращателя. Автоматически исключается аддитивная погрешность (10), обусловленная самим принципом действия фазовращателя 5, и наряду с этим аддитивная погрешность 6, вызванная остаточной расстройкой и избирательного усилителя 6 и температурным дрейфом его параметров,Принцип работы преобразователя позволяет использовать его и с датчиками других типов. Например, при использовании вместо феррозондов синусно-косинусного трансформатора (СКТ), последний подключается непосредственно к генератору 2, а делитель 3 частоты из схемы исключается, Если при этом генератор вырабатывает синусоидальный сигнл, то избирательный усилитель 6 заменяется простым линейным усилителем, выполняющим роль буферного каскада. Таким образом, при использовании СКТ схема преобразователя значительно упрощается,Формула изобретенияПреобразователь азимута, содержащий синусно-косинусный датчик, включающий два ортогональных феррозонда, генератор, первый выход которого соединен с делителем частоты, фазовращатель, коммутатор, последовательно соединенные избирательный усилитель и блок интервалов времени, отличающийся тем, что, с целью повышения1452953 сигнальные выходы которых подключены к первому и второму входам коммутатора, третий вход которого соединен с общим проводом, выход коммутатора подключен к первому входу фазовращателя, выход которого соединен с входом избирательного усилителя, второй вход подключен к второму выходу генератора и входу блока управления. Г Соста Тех ред Тираж РедакторЗаказ 71ВНИИПИроизв точности за счет исключения влияния на результат измерения азимута расстройки и температурного дрейфа параметров фазовращателя, он снабжен блоком управления, первый и второй выходы которого соединены с управляющими входами соответственно блока интервалов времени и коммутатора, причем выход делителя частоты соединен с входами возбуждения феррозондов,витель Л. РИ. Верее514ССР по деРаушскадприятие,ыоаковКорректор Г. РГодписноелаги изобретений и открытия наб., д. 45г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Смотреть

Заявка

4229857, 13.04.1987

ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ НЕФТЕПРОМЫСЛОВОЙ ГЕОФИЗИКИ

РОГАТЫХ НИКОЛАЙ ПАВЛОВИЧ

МПК / Метки

МПК: E21B 47/02

Метки: азимута

Опубликовано: 23.01.1989

Код ссылки

<a href="https://patents.su/5-1452953-preobrazovatel-azimuta.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Преобразователь азимута</a>

Похожие патенты