CN2165416Y

CN2165416Y - 摆锤式测斜定向装置

Info

Publication number: CN2165416Y
Application number: CN 93233904
Authority: CN
Inventors: 张学孚; 张晓辉; 张晓华; 张晓枢
Original assignee: 张学孚
Priority date: 1993-05-11
Filing date: 1993-05-11
Publication date: 1994-05-18
Anticipated expiration: 2003-05-11

Abstract

本实用新型公开了一种用磁通门方位传感器的摆锤式测斜定向装置，可保证测量准确可靠、无迟后，适于实时连续测量；将方位敏感元件[1]与摆锤[3]固连并垂直其中心线[4]，姿态测量用角位移传感器[7]、 [12]装在内、外支架转轴[5]、[9]上，构成摆锤式方位姿态组合传感器；将敏感元件的零方位基准线[2]与位于载体纵轴方向的外支架转轴[9]或偏心摆中心线 [13]平行安装，可直接测量载体方位角或绝对倾斜方向角。

Description

本实用新型涉及一种应用摆锤式方位传感器和摆锤式姿态传感器的摆锤式测斜定向装置。

工程检测领域现有的摆锤式测斜定向装置中应用的方位传感器是磁棒式磁方位传感器。其水平悬挂的磁棒始终力图指向地磁子午线方向，驱动角位移传感器输出磁方位信号。它不但存在带动误差、迟滞误差、超调和摆动，导致实时连续测量值不可信，而且当磁棒的磁力矩难以克服轴承和电气触点的摩擦力矩时，将导致卡滞失灵，在许多限制传感器外形尺寸的应用场合，迟滞误差可大到10度，并经常失灵。由于这种方位传感器的磁棒需要转动，虽与姿态传感器具有相同的摆锤悬挂机构，却难以构成一种组合传感器，不但结构重复、造价较高、体积大、重量重；而且装配时，两种传感器对应轴向和零位基准线不易对准，存在安装误差，更难实现快速安装与更换；此外，大多数应用场合需要提供载体相对于地理零方位的绝对倾斜方向角，现有结构必须经过计算才能求得。

本实用新型的目的是提供一种摆锤式测斜定向装置，其方位传感器能保证方位测量数据准确，工作可靠；并可简化结构，便于快速安装与更换，直接提供绝对倾斜方向角数据。

本实用新型是这样实现的：将传感器的方位敏感元件固连在摆锤上，安装时要求敏感元件垂直于摆锤中心线，在敏感元件上标有零方位基准线，使其垂直于内支架转轴；摆锤固连于水平放置的内支架转轴上，转轴通过其轴承与内支架连接，内支架与外支架转轴固连，此转轴通过其轴承与外支架连接，外支架转轴可水平放置，也可垂直放置，当外支架转轴垂直放置时，其上固连着偏心摆，偏心摆的中心线垂直内支架转轴；在内、外支架转轴上分别安装角位移传感器。

本实用新型的优点是：方位测量准确、可靠、无迟后，适于实时连续测量；可构成方位姿态组合传感器，简化结构，实现小型化和快速安装与更换；可直接测量绝对倾斜方向角。

下面结合附图将构成方位姿态组合传感器的摆锤式测斜定向装置作为实施例对本实用新型作进一步详细的描述。

图1是外支架转轴垂直放置的方位姿态组合传感器的结构示意图。

图2是外支架转轴水平放置的方位姿态组合传感器的结构示意图。

在图1和图2所示结构中，磁通门磁方位传感器的敏感元件［1］固连在摆锤［3］上，并垂直于摆锤中心线［4］，在敏感元件上标有零方位基准线［2］，使其垂直于内支架转轴［5］；摆锤［3］悬挂并固连于内支架转轴［5］上，转轴通过其轴承［6］与内支架［8］连接，内支架［8］与外支架转轴［9］固连，此转轴通过其轴承［11］与外支架［10］连接，外支架［10］与传感器框架固连；在内、外支架转轴上分别安装角位移传感器［7］、［12］，这便构成了摆锤式方位姿态组合传感器。

在图1所示结构中，增加一个与外支架转轴［9］固连的偏心摆［14］，偏心摆中心线［13］与内支架转轴［5］垂直。当传感器框架随载体倾斜时，偏心摆［14］在重力作用下带动外支架转轴［9］转动，直至偏心摆中心线［13］处于实时倾斜方向所在垂直平面内。安装在外支架转轴［9］上的角位移传感器［12］提供相对于载体纵轴的相对倾斜方向角数据。此时，与偏心摆中心线［13］垂直的内支架转轴［5］处于水平面内，摆锤［3］在重力作用下带动内支架转轴［5］转动，直至摆锤中心线［4］与地垂线重合。安装在内支架转轴［5］上的角位移传感器［7］提供载体倾斜度数据。由于与摆锤中心线［4］垂直的敏感元件［1］亦处于水平面内，磁通门探头感测地磁场强度在其轴向的分量，即可用于确定磁方位。

在图2中的摆锤［3］则在重力作用下带动内支架转轴［5］和外支架转轴［9］各转动一定的角度，直至摆锤中心线［4］与地垂线重合。如果外支架转轴［9］对准载体纵轴安装，安装在内支架转轴［5］上的角位移传感器［7］将提供载体俯仰角数据，安装在外支架转轴［9］上的角位移传感器［12］则提供载体横滚角数据，而方位敏感元件［1］与图1相同，将确定磁方位。

在图1中，方位敏感元件零方位基准线［2］平行于偏心摆中心线［13］时，所确定的磁方位将直接代表载体绝对倾斜方向角；在图2中方位敏感元件零方位基准线［2］平行于安装在载体纵轴方向的转轴［9］时，所确定的磁方位将直接代表载体磁方位。图1所示结构方式若需提供载体俯仰、横滚和磁方位角数据，图2所示结构方式若需提供载体相对倾斜方向、倾斜度和绝对倾斜方向角数据，只需进行坐标变换和角差计算便可求得。

Claims

1、一种摆锤式测斜定向装置，它应用摆锤式方位传感器和摆锤式姿态传感器，它们都包括摆锤、万向支架组件、测量元件和传感器框架，其特征在于：将传感器的方位敏感元件固连在摆锤上，安装时要求敏感元件垂直于摆锤中心线，在敏感元件上标有零方位基准线，使其垂直于内支架转轴；摆锤固连于水平放置的内支架转轴上，转轴通过其轴承与内支架连接，内支架与外支架转轴固连，此转轴通过其轴承与外支架连接，外支架转轴可水平放置，也可垂直放置，当外支架转轴垂直放置时，其上固连着偏心摆，偏心摆的中心线垂直内支架转轴；在内、外支架转轴上分别安装角位移传感器。

2、根据权利要求1所述的摆锤式测斜定向装置，其特征在于：其摆锤式方位传感器和摆锤式姿态传感器共用摆锤［3］、内外支架转轴［5］［9］、内外支架转轴的轴承［6］［11］、内外支架［8］［10］、和传感器框架；当采用外支架转轴［9］垂直放置的结构方式时，在该轴上固连偏心摆［14］，偏心摆中心线［13］与内支架转轴［5］垂直；方位敏感元件［1］与共用摆锤［3］固连，姿态测量用角位移传感器［7］［12］安装在共用内、外支架转轴［5］、［9］上，构成摆锤式方位姿态组合传感器。

3、根据权利要求2所述的摆锤式测斜定向装置，其特征在于：当采用外支架转轴［9］垂直放置的结构时，其方位敏感元件的零方位基准线［2］与偏心摆中心线［13］平行安装；当采用外支架转轴［9］水平放置的结构时，其方位敏感元件的零方位基准线［2］与位于载体纵轴方向的转轴［9］平行安装。