Инклинометр

(6) Дополнительное к авт, свид-ву(22) Заявлено 21; 05. 81, (21) 3293373/22-03 РЦМ К,.т зФЕ,21 В 47/022 с присоединением заявки Нов Государствеииый комитет СССР ио делам изобретеиий и открытийДата опубликования описания 07.02.83) Авторызобретени В, ф, Ермил И.Орлов и о Красститутского д юзный ордена Трудово исследовательский и и маркшейдеВсе Заявитель. 4) ИНКЛИНОМЕТР 30 Изобретение относится к маркшейдерскому приборостроению и может быт применено в инклинометрических станциях, применяемых для съемки скважины при производстве работ по шахтному строительству,.Известен инклинометр, позволяющий осуществлять съемку наклонных скважи В этом инклинометреугол 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 пузырь- ковые 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 из.- мерений, но при зенитных углах не превышающих 4 о. Считывание информации о величине и знаке зенитных углов скважины осуществляется в немс помощью многооборотных потенцио-.метров. Сигналы с потенциометра поспециальному 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 точ- ных измерений нужна информация о приближенной величине измеряемых углов.Известен также инклинометр, содержащий корпус, два маятникас взаимноперпендикулярными 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 3Однакоэтот инклинометр не поз" воляет определять пространственное положение оси скважины в ферромагнитной среде и, кроме того, при малых зенитных углах точность определения зенитного угла полностью зависит 5 от точности приведения измерительного устройства в,плоскость наибольшего ,наклона.Цель изобретения - повышение точности и расширение диапазона измере О ний.Поставленная цель достигается тем, что инклинометр, содержащий корпус, два маятника с взаимно перпендикуляР", ными плоскостями качания, два фото 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 фотоприемником 2 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.2- кинематическая схема одного канала измерения составляющей зенитного угла.45Блок-схема содержит корпус 1 ин,клинометра, на котором закреплены :два плоскостных маятника 2 и 3Р 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 двигателем 13. Выходы фотоприемников б, 8 и 7, 9 через коммутирующее устройство 14, к которому подсоединен дат- ф 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 друго му входу схем 17 и 18 совпаденияподключен выход масштабного генератора 19, вход которого связан с выходной осью двигателя 13. Выходы схем17 и 18 совпадения подсоединены крегистрирующему устройству 20.Кинематическая схема включаеткорпус 1 инклинометра, на которомв корпусе 4 закреплен плоскостныймаятник 2, на корпусе 4 маятникарасположен излучатель 21, а на самоммаятнике 2 - фотоприемник 22, выходкоторого через усилитель 23 соединенс управляющей обмоткой следящегодвигателя 24, выходная ось последнего через редуктор 25 соединена скорпусом 4 маятника. С корпусом 4через редуктор 25 связан и фотоприемник б, в пространстве между которым и закрепленном на корпусе 1 инк линометра фотоприемником 7 расположен излучатель 10. Последний закрепленна шестерне редуктора 12, который связан с двигателем 13. С осьюдвигателя 13 связан масштабный генератор 19, включающий диск 26 спрозрачными щелями, излучатель 27и фотоприемник 28. Выход фотоприемника подключен к входу схемы 18 совпадения, на другой вход которой через коммутирующее устройство 14 и схему 16определения знака угла отклонениякорпуса маятника подсоединен выходфотоприемника б. ВыХод схемы совпадения 18 подсоединен к регистрирующе. -му устройству 20.1Инклинометр работает следующимобразом,При отклонении корпуса 1 инклинометра от вертикального положенияотклоняются корпуса 4 и 5 маятников2 и 3. Две следящие системы, каждаяиз которых включает (фиг.2) излучатель 21, фотоприемник 22, усилитель23, двигатель 24 и редуктор 25, разворачивают корпусы 4 и 5 в двух взаимно перпендикулярных плоскостях в соответствии с наклоном корпуса 1 инклинометра, Вместе с корпусами 4 и 5разворачиваются фотоприемники б и 7,и по окончании переходного процессаони занимают определенное угловоеположение относительно закрепленныхна корпусе 1 инклинометра фотоприемников 8 и 9, Датчик 15 глубины фиксирует и передает на регистрирующееустройство 20 глубину, на которуюопущен инклинометр. Одновременно сэтим датчик 15 выдает сигнал на включение двигателя 13 и коммутирующегоУстройства 14. Включенный двигатель13 через редуктор 12 разворачиваетизлучатели 10 и 11.Перемещаясь, излучатель 10 поочередно засвечивает фотоприемники 8и б, а излучатель 11 - фотоприемники7 и 9. Возникающие вследствие этогоется и масштаб генератор 19. Таким образом осуществляется время-импульсное кодирование угла разворота между Фотоприемниками 9 и б Измеряемый уголпреобразуется в интервал времени,заполняемый масштабными импульсами.Свыхода схемы 18 совпадения числоимпульсов, пропорциональное угловому рассогласованию фотоприемников6 и 8, поступает на регистрирующееустройство 20, расположенное обычнона поверхности, На это же устройствопоступает информация со схемы 16 оп 20 25 разделения знака угла отклонения кор 30 пуса маятника,После регистрации углового рассогласования между фотоприемниками 8 и 6 осуществляется регистрация углового рассогласования между фотоприемниками 7 и 9. Импульсы с фотоприемников 7 и 9 через коммутирующееустройство 14 передаются на вход схемы 16 определения знака угла отклонения корпуса маятникаЭта схема фиксирует порядок следования импульсовс фотоприемников 7 и 9, С выходасхемы 16 определения знака угла отклонения корпуса маятника импульсыпоступают на первый вход схемы 17совпадения, на другой вход которой,приходят импульсы с масштабного генератора 19. С выхода схемы 1 совпа-дения число импульсов, пропорциональное угловому рассогласованию Фотоприемников 7 и 9, поступает на регистрирующее устройство 20, на которое поступает и информация о знакеугла отклонения корпуса 5 маятникасо 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 корпусаинклометра вдоль измеряемой скважи 65 импульсы с фотоприемйиков б и 8 поступают на вход коммутирующего устройства 14, которое подсоединяет выходыфотоприемников 6 и 8 к входу схемы16 определения знака угла отклонениякорпуса маятника. Эта схема фиксирует порядок следования импульсовс фотоприемников б и 8. Со схемы 16определения знака угла отклонениякорпуса маятника импульсы поступаютна первый вход схемы 18 совпадения, 10на другой вход которой проходят имйульсы с масштабного генератора 19,.связанного с выходной осью двигателя13. При изменении скорости вращениядвигателя 13, соответственно изменяВ предлагаемом устройстве Для по" лучения 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 360 х 60-.21600 рисок. В устройстве, чтобы получить генератор с ценой делесния 1 , диск генератора должен иметь., б прорезей (при частоте следования импульсов 360 Гц, двигатель имеет скорость 60 об/с, редуктор 1 ф 3600) 21600 имп имп,б60 об 3600 об т.е. б прорезей, при этом время измеренияугла в 60 О равно 10 с, что вполнедопустимо при измерениях с помощьюинклинометра. 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 перпендикуляр" ными плоскостями качания, два Фото" электрических считывающих узла, каждый из которых включает излучатель и 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.4. сигналов с генератора синхрон изируется с частотой считывания значений зенит" ного угла , что позволяет применять в качестве привода генератора асинхронный двигатель , так как с изменением частоты генератора соответ ст венно изменяется и частота считывания .И з вест ны 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 ин клинометрах , диаметр которых ограничен диаметром пробуренной скважины .мутирующий узел со схемой определения знака угла отклонения, регистрирующий узел, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения точностии расширения диапазона измерений, онснабжен двигателем, связанным с редуктором, масштабным генератором,двумя схемами совпадения, а каждыйиз Фотоэлектрических узлов снабжендополнительным фотоприемником, установленным соответственно на корпу Осе маятника, при этом между дополнительными Фотоприемниками на выходныхшестернях редуктора размещены излучатели, причем выходы фотоприемниковчерез коммутирующий узел подключены 15к входу схемы определения знака угла отклонения, выходы которой соединеныс одним из входов схем совпадения,а к другому входу схем совпаденияподключен выход масштабного генератора, вход которого связан с выходнойосью двигателя, выходы схем совпадения соединены с регистрирующим узлом.Источники информации,принятые во внимание при экспертизеРей Б.А. К вопросу обеспечениявертикалъности скважин при турбинномбуренин; - Жруды Укрнииомшса, вып,ЯИ,оспортехиздат, 1962, с. 39-51.2. Авторское свидетельство СССРР 368389, кл. Е 21 В 47/022, 1973.3, Авторское свидетельство СССРР 488914, кл. Е 21 В 47/022, 1974.994703 Составитель И.Карбачинскаявич Техред А. Бабинец Корректор Л. Бокшан едактор Т. Филиал. ППП ффПатентф, г.ужгород, ул.Проектная,4 аказ 596/14 ВНИИП по д 113035, Тираж 6 Государствен ам изобретен осква, Ж,1 ого ком й и откРаушска Подписноеета СССРтийнаб., д.4/5