CN1332123C - 一种用于光纤陀螺油井测斜仪的机械骨架 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于光纤陀螺油井测斜仪的机械骨架，其具有三维坐标系关系，且为两段式结构，其由定位圆桶、X轴向安装台、Y轴向安装台、X轴向矩形腔、Y轴向矩形腔和用于安装电路板的固定板组成，第一固定板连接在第一定位圆桶的一端，第一定位圆桶与X轴向矩形腔之间是Y轴向安装台和X轴向安装台，X轴向矩形腔与Y轴向矩形腔之间是第二固定板，Y轴向矩形腔与第二定位圆桶之间是第三固定板。本发明机械骨架结构分布采用陀螺+电路板+陀螺+电路板+陀螺+三只加速度计，布局合理，使得空间利用好；导线和光纤走线短并且合理，信号干扰小；并且这样的结构增加了结构的强度；在保证空间位置精度基础上，陀螺部分和加表部分分开减小了信号干扰，并且使得电路的分布变得合理。

Description

一种用于光纤陀螺油井测斜仪的机械骨架

技术领域

本发明涉及一种光纤陀螺油井测斜仪中用于固定传感器组件用的机械骨架结构，该机械骨架具有三维坐标系关系。

背景技术

陀螺测斜仪是套管井等有磁干扰油井井眼轨迹的主要测量工具。目前国内外使用的陀螺测斜仪主要采用机械陀螺作为角速度传感器测量井斜及方位角。由于机械式陀螺测斜仪由框架支承、高速旋转的陀螺电机、框架支承的悬垂以及电刷组件组成，使得这类测斜仪器存在着结构复杂、易损坏、抗振性差、寿命短、漂移大、精度差以及操作维修不方便的缺点。

光纤陀螺油井连续测斜仪中采用光纤陀螺采集角速度信息，采用加速度计采集相对惯性空间的比力信息。由于所使用的传感器组件比较精密，其安装、位置确定、维修等方面比较复杂，所以对用于固定传感器组件的框架结构提出了更高的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于光纤陀螺油井测斜仪的机械骨架，该机械骨架具有三维坐标系关系，且为两段式结构，其结构设计合理，传感器组件安装方便、定位精确，有效地扩大了传感器组件采集范围。

本发明是一种用于光纤陀螺油井测斜仪的机械骨架，其具有三维坐标系关系，且为两段式结构，其骨架体上设有用于固定传感器组件和固定屏蔽罩的多个螺纹孔；传感器组件分别安装在不同部位的机械骨架上，然后再将多块屏蔽罩与骨架体上的螺纹孔连接；机械骨架由定位圆桶、X轴向安装台、Y轴向安装台、X轴向矩形腔、Y轴向矩形腔和用于安装电路板的固定板组成，第一固定板连接在第一定位圆桶的一端，第一定位圆桶与X轴向矩形腔之间是Y轴向安装台和X轴向安装台，X轴向矩形腔与Y轴向矩形腔之间是第二固定板，Y轴向矩形腔与第二定位圆桶之间是第三固定板；在第一固定板的两端是环形端框，其板面上设有条形孔和凸形孔，凸形孔设在环形端框的内侧面，环形端框连接在第一定位圆桶上；在第一定位圆桶内设有安装面、平面和楔形孔，其外部设有用于安装扁平缆的凹槽；在Y轴向安装台的安装面上设有用于放置传感器组件的圆孔；在X轴向安装台的安装面上设有用于放置传感器组件的圆孔；在X轴向矩形腔的上面板与下面板平行且与三维坐标系X轴垂直，X轴向矩形腔的环形端框上对称设有槽口；在第二固定板上设有凹腔，凹腔的中心有一条形孔；在Y轴向矩形腔的左面板与右面板平行且与三维坐标系Y轴垂直，右面板上开有走纤槽，Y轴向矩形腔的上环形端框和下环形端框上设有槽口；在第三固定板上设有凹腔，第三固定板与第二定位圆桶接合处设有条形槽；在第二定位圆桶内设有安装面，安装面的中心开有一圆孔，其外部设有用于安装扁平缆的凹槽。

所述的机械骨架，第一定位圆桶的安装面与Y轴向安装台的安装面垂直，Y轴向安装台的安装面垂直与X轴向安装台的安装面垂直，第一定位圆桶的安装面与X轴向安装台的安装面垂直。

所述的机械骨架，X轴向矩形腔与Y轴向矩形腔的安装面法线垂直。

本发明机械骨架设计成三维坐标系结构使陀螺和加表构成了一体结构，保证了传感器组件测量的信息无外加误差，同时也扩大了传感器组件的采集范围；各电路板的分离安装，降低了其的加工难度、加工成本和维修成本；同时传感器组件安装、拆卸方便，定位精确；采用多块屏蔽罩构成机械骨架的外壳体，不仅减少了各器件之间的信号相互干扰，同时也方便了对安装在不同部位器件的维修，也减小了机械骨架的体积。

附图说明

图1是本发明机械骨架整体结构图。

图2是第一固定板结构图。

图3是传感器组件骨架结构图。

图4是第一定位圆桶结构图。

图5是第二定位圆桶结构图。

图中：1.第一固定板  11.环形端框  12.环形端框13.条形孔  14.凸形孔  2.第二固定板  21.凹腔22.条形孔  3.第三固定板  31.凹腔  32.条形槽4.第一定位圆桶  41.楔形孔  42.安装面  43.平面44.凹槽  5.第二定位圆桶  51.凹槽53.安装面  6.X轴向安装台  61.安装面  62.圆孔7.Y轴向安装台  71.安装面  72.圆孔  8.X轴向矩形腔81.上面板  82.下面板  83.槽口  84.环形端框9.Y轴向矩形腔  91.左面板  92.右面板  93.上环形端框94.下环形端框  95.槽  96.走纤槽

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明。

本发明是一种用于光纤陀螺油井连续测斜仪的机械骨架，该机械骨架具有三维坐标系关系，且为两段式结构(即第一固定板1，图2所示，和用于安装传感器组件的架体，图3所示)，其骨架体上设有用于固定传感器组件(传感器组件一般有三个光纤陀螺和三个加速度计)和固定屏蔽罩(屏蔽罩是由多块弧形钢板分别通过机械骨架上的螺纹孔连接构成)的多个螺纹孔；传感器组件分别安装在不同部位的机械骨架上，然后再将多块屏蔽罩与骨架体上的螺纹孔连接，采用多块屏蔽罩构成机械骨架的外壳体，不仅减少了各器件之间的信号相互干扰，同时也方便了对安装在不同部位上的传感器组件的维修，也减小了机械骨架的体积。机械骨架设计成具有三维坐标系关系，是为了保证传感器组件数据采集的范围，两段式机械骨架的设计是因有一个加速度计安装位置以及与光纤陀螺油井连续测斜仪的其它部件连接而设计的。

本发明的机械骨架是以其中一个基准面作为坐标轴向的，固定安装在骨架上的三个光纤陀螺和三个加速度计，以及多块电路板，是以Z轴向为基准面的进行轴向划分的。请参见图1所示，机械骨架由第一定位圆桶4、第二定位圆桶5、X轴向安装台6、Y轴向安装台7、X轴向矩形腔8、Y轴向矩形腔9和用于安装电路板的第一固定板1、第二固定板2和第三固定板3组成，第一固定板1连接在第一定位圆桶4的一端，第一定位圆桶4与X轴向矩形腔8之间是Y轴向安装台7和X轴向安装台6，X轴向矩形腔8与Y轴向矩形腔9之间是第二固定板2，Y轴向矩形腔9与第二定位圆桶5之间是第三固定板3。下面将对本发明机械骨架的各个部分进行分别说明(请参见图2～5所示)：

在第一固定板1的两端是环形端框11、12，其板面上设有条形孔13和凸形孔14，凸形孔14设在环形端框11的内侧面，环形端框12连接在第一定位圆桶4上并与内腔的平面43接触，环形端框12外径与第一定位圆桶4内径大小适配；第一固定板1是用来固定光纤陀螺油井测斜仪中井下仪器部分的系统处理器用的，即可以用来固定如DSP+FPGA的电路板，电源驱动电路板等。板面上的条形孔13和凸形孔14是用于连接线的通过。

在第一定位圆桶4内设有安装面42、平面43和楔形孔41，其外部设有用于安装扁平缆的凹槽44；第一定位圆桶4的内腔是用来安装Z轴向加速度计的，Z轴向加速度计是固定在安装面42上的，安装面42与安装面71的垂直设计保证Z轴向加速度计与Y轴向加速度计的敏感轴相互正交，Z轴向加速度计的连接线经楔形孔41伸出，凹槽44内可以安装扁平缆，凹槽44上方用屏蔽罩遮盖。

在Y轴向安装台7的安装面71上设有用于放置Y轴向加速度计的圆孔72。X轴向安装台6的安装面61上设有用于放置X轴向加速度计的圆孔62。安装面71与安装面61的垂直设计保证Y轴向加速度计与X轴向加速度计的敏感轴相互正交。在本发明中，安装面42与安装面71垂直，安装面71与安装面61垂直，安装面42与安装面61垂直，通过加速度计的固定位实现了三个加速度计的敏感轴相互正交。

在第二固定板2上设有椭圆形凹腔21，凹腔21的中心有一条形孔22；第二固定板2两个面板的凹腔21上分别安装有电路板，电路板的连接线以及光纤陀螺的光纤从条形孔22中穿过。椭圆形凹腔21的设计减小了光纤的弯曲损耗。

在X轴向矩形腔8的上面板81与下面板82平行且与三维坐标系X轴垂直，X轴向矩形腔8的环形端框84上设有槽口83。Y轴向矩形腔9的左面板91与右面板92平行且与三维坐标系Y轴垂直，右面板92上开有走纤槽96，Y轴向矩形腔9的上环形端框93和下环形端框94上设有槽口95。X轴向矩形腔8和Y轴向矩形腔9的开口方向是垂直的，两个光纤陀螺分别放入X轴向矩形腔8和Y轴向矩形腔9腔内，通过固定在不同的面板位置使光纤陀螺具有采集X轴方向或者采集Y轴方向数据的特性。槽口83、槽口95、走纤槽96的设计优化了走纡路径，减小了光纤信号传输损耗。

在第三固定板3上设有椭圆形凹腔31，第三固定板3与第二定位圆桶5接合处设有条形槽32，条形槽32内固定有光纤耦合器，第三固定板3两个面板的凹腔31上分别安装有电路板，电路板的连接线以及光纤陀螺的光纤从从条形槽32中穿过。椭圆形凹腔31的设计减小了光纤的弯曲损耗。

在第二定位圆桶5内设有安装面53，安装面53的中心开有一圆孔52，其外部设有用于安装扁平缆的凹槽51，凹槽51上方用屏蔽罩遮盖。第二定位圆桶5内安装的是Z轴向光纤陀螺，Z轴向光纤陀螺固定在安装面53上，连接线通过圆孔52伸出至第三固定板3。Y轴向矩形腔9的左面板91和右面板92与第二定位圆桶5的安装面53垂直，Y轴向矩形腔9的左面板91和右面板92与X轴向矩形腔8的上面板81和下面板82相互分别垂直，X轴向矩形腔8的上面板81和下面板82与第二定位圆桶5的安装面53垂直保证了三个光纤陀螺的敏感轴相互正交。

本发明机械骨架结构分布采用陀螺+电路板+陀螺+电路板+陀螺+三只加速度计，布局合理，使得空间利用好；导线和光纤走线短并且合理，信号干扰小；并且这样的结构增加了结构的强度；在保证空间位置精度基础上，陀螺部分和加表部分分开减小了信号干扰，并且使得电路的分布变得合理。

Claims (6)

1、一种用于光纤陀螺油井测斜仪的机械骨架，其特征在于：机械骨架具有三维坐标系关系，且为两段式结构，其骨架体上设有用于固定传感器组件和固定屏蔽罩的多个螺纹孔；传感器组件分别安装在不同部位的机械骨架上，然后再将多块屏蔽罩与骨架体上的螺纹孔连接；机械骨架由定位圆桶(4、5)、X轴向安装台(6)、Y轴向安装台(7)、X轴向矩形腔(8)、Y轴向矩形腔(9)和用于安装电路板的固定板(1、2、3)组成，第一固定板(1)连接在第一定位圆桶(4)的一端，第一定位圆桶(4)与X轴向矩形腔(8)之间是Y轴向安装台(7)和X轴向安装台(6)，X轴向矩形腔(8)与Y轴向矩形腔(9)之间是第二固定板(2)，Y轴向矩形腔(9)与第二定位圆桶(5)之间是第三固定板(3)；

在第一固定板(1)的两端是环形端框(11、12)，其板面上设有条形孔(13)和凸形孔(14)，凸形孔(14)设在环形端框(11)的内侧面，环形端框(12)连接在第一定位圆桶(4)上；

在第一定位圆桶(4)内设有安装面(42)、平面(43)和楔形孔(41)，其外部设有用于安装扁平缆的凹槽(44)；

在Y轴向安装台(7)的安装面(71)上设有用于放置传感器组件的圆孔(72)；

在X轴向安装台(6)的安装面(61)上设有用于放置传感器组件的圆孔(62)；

在X轴向矩形腔(8)的上面板(81)与下面板(82)平行且与三维坐标系X轴垂直，X轴向矩形腔(8)的环形端框(84)上对称设有槽口(83)；

在第二固定板(2)上设有凹腔(21)，凹腔(21)的中心有一条形孔(22)；

在Y轴向矩形腔(9)的左面板(91)与右面板(92)平行且与三维坐标系Y轴垂直，右面板(92)上开有走纤槽(96)，Y轴向矩形腔(9)的上环形端框(93)和下环形端框(94)上设有槽口(95)；

在第三固定板(3)上设有凹腔(31)，第三固定板(3)与第二定位圆桶(5)接合处设有条形槽(32)；

在第二定位圆桶(5)内设有安装面(53)，安装面(53)的中心开有一圆孔(52)，其外部设有用于安装扁平缆的凹槽(51)。

2、根据权利要求1所述的机械骨架，其特征在于：第一定位圆桶(4)的安装面(42)与Y轴向安装台(7)的安装面(71)垂直，Y轴向安装台(7)的安装面(71)垂直与X轴向安装台(6)的安装面(61)垂直，第一定位圆桶(4)的安装面(42)与X轴向安装台(6)的安装面(61)垂直。

3、根据权利要求1所述的机械骨架，其特征在于：X轴向矩形腔(8)与Y轴向矩形腔(9)的安装面法线垂直。

4、根据权利要求1所述的机械骨架，其特征在于：环形端框(12)外径与第一定位圆桶(4)内径大小适配。

5、根据权利要求1所述的机械骨架，其特征在于：第二固定板(2)上的凹腔(21)为椭圆形；第三固定板(3)上的凹腔(31)为椭圆形。

6、根据权利要求1所述的机械骨架，其特征在于：光纤从槽口(95)、走纤槽(96)和槽口(83)通过，减小了光纤陀螺油井测斜仪的光纤信号传输损耗。

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