NL8900631A - Versnellingsmeter. - Google Patents

Description

P & c

W 6879-2 Ned.iyEvF

Korte aanduiding: Versnellingsmeter

De uitvinding heeft betrekking op een versnellingsmeter en houdt zich meer in het bijzonder, maar niet exclusief, bezig met versnel-lingsmeters voor gebruik bij apparatuur beneden in het boorgat voor het inspecteren van een boorgat.

5 Het Britse octrooischrift nr. 1.492.142 openbaart een versnel lingsmeter bevattende een huis, dat een kamer bepaalt, met daarin een magnetiseerbaar fluïdum, een permanente magneet, die magnetisch zwevende is in de kamer door het magnetiseerbare fluïdum, waarvan de polen georiënteerd zijn langs een verplaatsingsas en de magneet 10 verplaatsbaar is vanuit een nul-positie langs de verplaatsingsas door een uitgeoefende kracht, en een aftastorgaan voor het detecteren van de verplaatsing van de permanente magneet langs de verplaatsingsas en voor het leveren van een elektrisch signaal, dat een indicatie is van de uitgeoefende kracht.

15 Een dergelijke versnellingsmeter moet geijkt worden voorafgaande aan gebruik. Het is echter gebleken, dat de vereiste ij king van de versnellingsmeter de neiging kan hebben on te driften onder de omstandigheden van hoge temperatuur en trillingen, die zich voordoen onder in het boorgat, en dit kan leiden tot onnauwkeurigheden bij de 20 meting. Gemeend wordt, dat zulk driften wordt veroorzaakt door veranderingen in de effectieve massa van de proefmassa van de versnellingsmeter als gevolg van veranderingen in de verdeling van de magnetische deeltjes binnen het fluïdum en in de magnetische wisselwerking tussen deze deeltjes en de magneet.

25 Daarcm is een oogmerk van de uitvinding het verschaffen van een nieuwe vorm van versnellingsmeter, die in staat is tot een verbeterd gedrag onder dergelijke omstandigheden.

Diencvereerikemstig verschaft de onderhavige uitvinding een versnellingsmeter bevattende een huis, een proefmassa zwevend in het 30 huis teneinde verplaatsbaar te zijn vanuit een nul-positie langs een verplaatsingsas door een uitgeoefende kracht, en aftastorganen voor het detecteren van de verplaatsing van de proefmassa langs de verplaatsingsas en voor het leveren van een elektrisch signaal, dat een indicatie is voor de uitgeoefende kracht, met het kenmerk, dat de 35 proefmassa wordt gesteund door legerorganen verwijderd van de proefmassa en voorzien van een beweegbaar legerelement, dat beweegbaar is met de proefmassa en ten cpzichte van een vast legerelement, een magnetiseerbaar fluïdum, dat aangebracht is tussen 89 00631 ï 2 « de legerelementen en één van de legerelementen (26, 28) omvattende magneetmiddelen (29) voor het magnetiseren van het magnetiseerbare fluïdum.

Bij deze opstelling wordt de proefinassa zodanig ondersteund, dat 5 zij in staat is praktisch zonder wrijving te bewegen onder een uitgeoefende kracht dankzij de legerorganen. Het legerorgaan is zodanig dat de magnetiseerbare deeltjes binnen het fluïdum worden gemagnetiseerd door de magneetmiddelen en de resulterende magnetische wisselwerking van de deeltjes met elkaar en met de magneetmiddelen 10 produceert een "magnetische druk", die de neiging heeft om de aangrenzende oppervlakken van de legerelementen apart te houden. Het magnetiseerbare fluïdum en de magneetmiddelen kunnen geacht worden permanente magnetische levitatiekrachten te verschaffen, die werkzaam zijn tussen de legerelementen. Voorts zijn geen speciale maatregelen 15 vereist om het magnetiseerbare fluïdum af te dichten binnen de ruimte tussen de legerelementen, aangezien het magnetiseerbare fluïdum wordt gehandhaafd binnen deze ruimte door magnetische aantrekking.

Een dergelijke versnellingsmeter is minder onderhevig aan calibreerdrift dan de versnellingsmeter volgens het Britse octrooi-20 schrift nr. 1.492.142, aangezien de proefinassa ondersteund wordt door legerorganen, die van de proefinassa verwijderd zijn in plaats van door een magnetiseerbaar fluïdum, dat de proefinassa cmgeeft, en in staat is om de effectieve massa van de proefinassa nadelig te beïnvloeden door daarmede magnetische wisselwerking aan te gaan. Het legerorgaan is 25 uiterst robuust en nagenoeg niet slijtend, terwijl het economisch geproduceerd kan worden. In dit opzicht onderscheidt het legerorgaan zich op gunstige wijze van andere vormen van legerorganen, zoals kwartsschamieren, die duur in produktie zijn en gemakkelijk kunnen worden beschadigd.

30 Een vcorkeursuitgvoeringsvorm van de uitvinding is zo, dat de proefinassa een beweegbare spoel is, waarvan de centrale as uitgericht is langs de verplaatsingsas. Voorts diene, dat de spoel een vaste magneet binnen het huis cxngeeft. Er kunnen middelen aanwezig zijn voor het leveren van een stroom aan de spoel, welke een wisselwerking 35 aangaat met het magnetische veld van de magneet cm te maken dat een terugdrij fkracht inwerkt op de spoel cm deze terug te drijven naar haar nul-positie.

Van belang is, dat het aftastorgaan een elektrodesamenstel cmvat, bevattende een beweegbare elektrode op de proefinassa en een 89 006 3 1 .s * * 3 vaste elektrode, die geplaatst is naast de beweegbare elektrode, zodanig dat de uitgestrektheid, waarmede de elektroden elkaar overlappen, variëert in afhankelijkheid van de verplaatsing van de proefmassa vanuit de nul-positie. Het aftastorgaan kan een signaal 5 verschaffen voor het regelen van de aan de spoel toe te voeren stroom.

Het is van voerdeel, dat de proefmassa gemonteerd is aan het ene einde van een arm, die scharnierend wordt ondersteund aan het andere einde door de legerorganen teneinde beweging mogelijk te maken van de proefmassa langs een gebogen baan. In de praktijk zal de verplaatsing 10 van de proefmassa in gebruik zeer klein zijn.

Het kan nuttig zijn, wanneer het legerorgaan een roterend legersamenstel cravat, bevattende een roteerbaar leger-orgaan voorzien van een cilindrisch gedeelte, epgenemen in een cilindrische uitsparing in het vaste legerelement, waarbij het magnetiseerbare 15 fluïdum aangebradit is in de uitsparing in de spleet tussen de beide legerelementen. De meeste voorkeur verdient het dat het legerorgaan twee van dergelijke roterende legersamenstellen bevat, waarvan er één cpgesteld is aan elk einde van een legeras, waarmede de proefmassa gekoppeld is.

20 Volgens een ander aspect van de uitvinding verschaft zij een versnellingsmeter bevattende een huis, een beweegbare spoel zwevende binnen het huis cm verplaatsbaar te zijn vanuit een nul-positie langs een verplaatsingsas door een uitgeoefende kracht, en aftastorganen voor het detecteren van de verplaatsing van de spoel langs de 25 verplaats ingsas en voor het leveren van een elektrisch signaal, dat een indicatie is van de uitgeoefende kracht, met het kenmerk, dat het aftastorgaan variabele capaciteiten cmvat, die een vaste elektrode en een beweegbare elektrode hebben, waarbij de beweegbare elektrode gevormd wardt door de spoel.

30 Cpdat de uitvinding vollediger wordt begrepen zal nu een voorteursversnellingsmeter volgens de uitvinding worden beschreven bij wijze van voorbeeld en onder verwijzing naar de bijgaande tekeningen.

Fig. 1 is een bovenaanzicht van de versnellingsmeter; fig. 2 is een langsdoorsnede genomen over de lijn II-II in fig.

35 1; fig. 3 is een blokschema van de stuurschakeling van de versnellingsmeter.

Onder verwijzing naar fig. 1 en 2 bevat de geïllustreerde versnellingsmeter een cilindrisch huis 10 gemaakt uit ferrcmagnetisch 8900631.' 4 materiaal en bestaande uit een kcravormig lichaam 11 met een deksel 12, dat in hoofdzaak de vorm heeft van een ring met daarin een gleuf 13. Een permanente magneet 16 is opgesteld binnen het huis 10 en is met één van zijn polen magnetisch gekoppeld met een cilindrische 5 poolschoen 19, die zich bevindt binnen de ring gevormd door het deksel 12, en met zijn andere pool magnetisch gekoppeld is met de bodem van het kcmvormige lichaam 11. De poolschoen 19, de magneet 16 en het huis 10 vormen aldus een magnetisch circuit, dat een radiaal magnetisch veld produceert binnen een ringvormige spleet 14, die de poolschoen 19 10 amgeeft.

Een ringvormige proefmassa 15, die zwevende is binnen de ringvormige spleet 14, bevat een spoelvormer 17 en een spoel 18 , gewikkeld cm de vormer 17. De proefmassa 15 is gemonteerd aan een arm 20, die zich uitstrekt door de gleuf 13 in het deksel 12. De arm 20 15 zelf is scharnierend gemonteerd op een schamieras 21, die wordt ondersteund aan zijn einde door respectieve roterende leger-samenstellen 22 en 23, ondersteund op het huis 10 door leger-ondersteuningen 24 en 25.

Elk van de legersamenstellen 22 en 23 bevat een cilindrisch 20 roteerbaar legerelement 26, opgenomen in een cilindrische uitsparing 27 in een vast legerelement 28 (weergegeven in doorsnede in fig. 1 om de inwendige constructie van het samenstel te laten zien). Het vaste legerelement 28 bergt in zich een magneet 29, en een magnetiseerbaar fluïdum 30 is aangébradht in de spleet tussen het roteerbare leger-25 element 26 en het vaste legerelement 28. Het magnetiseerbare fluïdum 30 is een ferrofluïdum bevattende een colloïdale suspensie van zeer fijne ferromagnetische deeltjes in een vloeistof, zoals een synthetische koolwaterstof drager. Magnetische wisselwerking tussen de magneet 29 en de ferromagnetische deeltjes van het magnetiseerbare 30 fluïdum 30 maakt dat het roteerbare legerelement 26 wordt ondersteund door het magnetiseerbare fluïdum 30, buiten kontakt met de wanden van de uitsparing 27. Voorts kan magnetiseerbaar fluïdum zich bevinden binnen de ringvormige spleet 14, zowel tussen de poolschoen 19 en de spoelvormer 17, als tussen de spoel 18 en het omgevende deksel 12 , in 35 verband met het centreren van de spoel 18 in de spleet 14.

De proefmassa 15 is daardoor in staat nagenoeg axiaal te worden bewogen binnen de ringvormige spleet 14 door middel van een uitgeoefende kracht (d.w.z. de te meten kracht) en de resulterende beweging veroorzaakt een gering scharnieren van de arm 20 en dus een 89 00 63 1« .

c 5 lichte rotatie van de roteerbare legerelementen 26 van de roterende legersamenstellen 22 en 23. Een dergelijke besieging wordt gedetecteerd door een aftastinrichting, bevattende twee elektroden 31 en 31, gemonteerd op een elektrische ondersteuning 33, die, zoals te zien is 5 in fig. 1, in hoofdzaak de vorm heeft van een C van boven gezien, zodat de elektroden 31 en 32 geen gesloten lussen vormen.

De elektroden 31 en 32 gaan een elektrostatische wisselwerking aan met de spoel 18, die fungeert als een beweegbare elektrode, en kan geacht worden met de spoel 18 twee condensatoren te vormen, waarvan de 10 capaciteit variëert in afhankelijkheid van de mate, waarmede elke elektrode wordt overlapt door de spoel 18. In dit opzicht zal men zien uit fig. 2, dat, in de geïllustreerde nul-positie, de spoel 18 symmetrisch cpgesteld is ten opzichte van de elektroden 31 en 32 en voor iets meer dan de helft van de axiale uitgestrektheid van elke 15 elektrode overlapt. Het is duidelijk, dat indien de spoel 18 zich axiaal in een der richtingen beweegt ten opzichte van zijn nul-positie, de uitgestrektheid van de overlapping van een der elektroden zal toenemen, en dus de bij die elektrode behorende capaciteit zal toenemen, terwijl de mate van overlapping van de andere elektrode zal 20 afnemen, en dus de bij die elektrode behorende capaciteit zal afnemen.

Onder verwijzing naar fig. 3 bevat de stuurschafceling van de versnellingsmeter een oscillator 40, verbonden met de elektroden 31 en 32 door weerstanden 41 resp. 42 van gelijk waarden. In het weergegeven circuitschema worden de elektroden 31 en 32 geacht met de spoel 18 25 twee variabele condensatoren 43 en 44 te vormen, die in serie geschakeld en geaard zijn in hun gemeenschappelijk punt. Wanneer de capaciteiten van de condensatoren 43 en 44 ongelijk zijn, als gevolg van verplaatsing van de spoel 18 uit de nul-positie, zullen de uitgangssignalen van de condensatoren 43 en 44 uit fase zijn, en dit 30 zal worden gedetecteerd door een fasegevoelige detector 45, die ofwel een positieve danwel een negatief gepulseerd uitgangssignaal verschaft, afhankelijk van de richting, waarin de spoel 18 wordt verplaatst.

Hst uitgangssignaal van de fasegevoelige detector 45 wordt 35 geïntegreerd door een integrator 46, die een uitgangssignaal levert aan de spoel 18, die positief of negatief versprongen is afhankelijk van de vraag of de gepulseerde ingang naar de integrator 46 positief of negatief is. De spoel 18 is verbanden met aarde door een weerstand 47, en de stroom geleverd aan de spoel 18 gaat een wisselwerking aan 8900631 Λ 6 roet het magnetische veld in de spleet 14 cm een terugdrijvende kracht te veroorzaken, die inwerkt op de spoel 18 cm deze naar zijn nul-positie terug te drijven. Het uitgangssignaal V = IR is evenredig roet de actuele terugdrijfkracht en dus met de uitgeoefende kracht, die 5 inwerkt (¾) de versnellingsmeter.

8900531;

Claims (10)

1« Versnellingsmeter bevattende een huis (10), een proefmassa (15) zwevend in het huis (10) teneinde verplaatsbaar te zijn vanuit een nul-positie langs een verplaatsingsas door een uitgeoefende kracht, en aftastorganen (31-33) voor het detecteren van de verplaatsing van de 5 proefmassa (15) langs de verplaatsingsas en voor het leveren van een elektrisch signaal, dat een indicatie is voor de uitgeoefende kracht, met het kenmerk, dat de proefmassa (15) wordt gesteund door leger-organen (22, 23) verwijderd van de proefmassa (15) en voorzien van een beweegbaar legerelement (26), dat beweegbaar is met de proefmassa (15) 10 en ten opzichte van een vast legerelement (28), een magnetiseerbaar fluïdum (30), dat aangebracht is tussen de legerelementen en één van de legerelemanten (26, 28) onvattende magneetmiddelen (29) voor het magnetiseren van het magnetiseerbare fluïdum (30).

2. Versnellingsmeter volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de 15 proefmassa (15) een beweegbare spoel (18) is, waarvan de centrale as uitgericht is langs de verplaatsingsas.

3. Versnellingsmeter volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de spoel (18) een vaste magneet (16) binnen het huis (10) angeeft.

4. Versnellingsmeter volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat 20 middelen (46, 47) aanwezig zijn voor het leveren van een strocm aan de spoel (18), welke een wisselwerking aangaat met het magnetische veld van de magneet (16) cm te maken dat een terugdrij fkracht inwerkt op de spoel (18) cm deze terug te drijven naar haar nul-positie.

5. Versnellingsmeter volgens één der voorafgaande conclusies, met 25 het kenmerk, dat het aftastorgaan een eléktrodesamenstel cravat, bevattende een beweegbare elektrode (18) cp de proefmassa (15) en een vaste elektrode (31, 32), die geplaatst is naast de beweegbare elektrode (18), zodanig dat de uitgestrektheid, waarmede de elektroden (18, 31, 32) elkaar overlappen, varieert in afhankelijkheid van de 30 verplaatsing van de proefmassa (15) vanuit de nul-positie.

6. Versnellingsmeter volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat het aftastorgaan voorts een oscillator (40) cravat voor het leveren van een ingangswisselspanningssignaal aan het eléktrodesamenstel, en fase-gevoelige detector (45) voor het detecteren van variatie in de fase 35 van het uitgangssignaal van het elektrodesamenstel, veroorzaakt door verplaatsing van de proefmassa (15).

7. Versnellingsmeter volgens één der voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de proefmassa (15) gemonteerd is aan het ene einde 8900631. 'i van een arm (20), die scharnierend wordt ondersteund aan het andere einde door de legerorganen (22, 23) teneinde beweging mogelijk te maken van de proefmassa (15) langs een gebogen baan.

8. Versnellingsmeter volgens één der voorafgaande conclusies, met 5 het kenmerk, dat het legerorgaan een roterend legersamenstel (22, 23) cravat, bevattende een roteerbaar leger-orgaan (26) voorzien van een cilindrisch gedeelte, cpgencmen in een cilindrische uitsparing (27) in het vaste legerelement (28), waarbij het magnetiseerbare fluïdum (30) aangebracht is in de uitsparing (27) in de spleet tussen de beide 10 legerelementen (26, 28).

9. Versnellingsmeter volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat het legerorgaan twee van dergelijke roterende legersamenstellen (22, 23) bevat, waarvan er één qpgesteld is aan elk einde van een legeras (21), waarmede de proefmassa (15) gekoppeld is.

10. Versnellingsmeter bevattende een huis (10), een beweegbare spoel (18) zwevende binnen het huis (10) era verplaatsbaar te zijn vanuit een nul-positie langs een verplaatsingsas door een uitgeoefende kracht, en aftastorganen voor het detecteren van de verplaatsing van de spoel (18) langs de verplaatsingsas en voor het leveren van een elektrisch 20 signaal, dat een indicatie is van de uitgeoefende kracht, met het kenmerk, dat het aftastorgaan variabele capaciteiten cravat, die een vaste elektrode (31, 32) en een beweegbare elektrode hébben, waarbij de beweegbare elektrode gevormd wordt door de spoel (18). 8900631 .'