SU1099060A1 - Датчик ориентации - Google Patents

Abstract

1. ДАТЧИК ОРИЕНТАЦИИ, содержащий корпус, в котором размещен феррозонд с двум  обмэтками, установленный на валу электропривода , генератор переменного тока, фильтр нечетных гармоник и усилитель четных гармоник, отлич ающ и и с   тем, что, с целью повышени  его надежности и снижени  уровн  шумов, он снабжен двум  парами индуктивно св занных обмоток, одна из которых включена между выходом генератора переменного тока и обмоткой возбуждени , а друга  между -измерительной обмоткой феррозонда и входом фильтра нечетных гармоник, причем обмотки, подключённые к обмотке возбуждени  и к измерительной обмотке, установлены на немагнитном валу электропривода, а .обмотки, подключенные к выходу генератора переменного тока и ко входу фильтра нечетных гармоник, размещены неподвижно на корпусе. 2. Датчик по п. 1,отличаю (Л щ и и с   тем, что, с целью увеличе- ни  индуктивной св зи, кажда  пара обмоток снабжена разрезным ферромагнитным сердечником.

Description

Изобретение фтноситс  к исследованию буровых скважин и может найти применение в тех приборах, где требуетс  ориентировка положени  объекта относительно магнитного меридиана.

Известны датчики ориентации с магнитной стрелкой, работа которых основана на свойстве свободно подвешенного в магнитной поле Земли посто нного магнита располагатьс  по направлению магнитного меридиана . Подвижна  система магнитного компаса состоит из одной или нескольких пар посто нных магнитов, поплавка и шкалы (О-ЗбО)-. Подвижна  -система Опираетс  шпилькой на подп тник, укрепленный на колонке корпуса компаса Cl3.

Магнитные компасы имеют простую конструкцию, не требуют питани  и , обеспечивают высокую точность измерений только в стационарных услови х. Однако эти датчики непригодны дл  работы на движущихс  объектах из-за колебаний магнитной системы во врем  движени .

Известен также датчик, ориентации в котором магнитна  стрелка заменен феррозондом - активным индукционным преобраз ователем.

Феррозондовый датчик ориентации содержит феррозонд, состо щий из двух сердечников с двум  обмотками, которые соединены так, что нечетны гармоники практически компенсируютс Феррозонд приводитс  во вращение . электроприводом, состо щим из электродвигател  с редуктором. Обмотка возбуждени  феррозонда при помощи коллектора со щетками соедин етс  с генератором переменного тока.

Измерительна  обмотка феррозонда через коллектор со щетками соедин етс  с фильтром нечетных гармоник, выход которого соединен со входом усилител  четных гармоник, выход которого соединен с измерительным прибором 2}.

Недостаток известного феррозондового датчика ориентации заключаетс  втом,что питание обмотки возбужде ,ни  и съем сигнала от измерительной обмотки осуществл етс  через коллектор со щетками. Наличие трущегос  электрического контакта в цепи коллектора создает шумы и снижает надежность работы датчика. Особенно серьезную помеху коллектор со щетками создает в измерительной

.цепи датчика, где сигнал мал и в р де случаев, соизмерим с уровнем создавае1уых шумов.

Целью изобретени   вл етс  повышние надежности работы феррозондовог датчика и снижение уровн  шумов в нем.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что датчик ориентации, содержащий корпус, в котором размещен феррозонд с двум  обмоткс1ми, установленный на валу электропривода, генератор переменного тока, фильтр нечетных гармоник и усилитель четных гармоник, снабжен двум  парами индуктивно св занных обмоток, перва  пара обмоток включена между выходом генератора переменного тока и обмоткой возбуждени , а друга  между измерительной обмоткой феррозонда и входом фильтра нечетных гармоник , причем обмотки, подключенные к обмотке возбуждени  и к измерительной обмотке, установлены на немагнитном валу электропривода, а обмотки, подключенные к выходу генератора переменного тока и ко вхоfsy фильтра нечетных гармоник, размещены неподвижно на корпусе датчика .

Кроме того, дл  увеличени  индуктивной св зи между обмотками, кажда  пара обмоток снабжена разрезным ферромагнитным сердечником.

На чертеже изображен датчик ориентации , разрез.

Датчик содержит корпус 1 из неманитного материала, в котором размещены феррозонд, состо щий из магнитного сердечника 2 с обмотками: возбуждени  3 и измерительной 4, Феррозонд укреплен на оси 5 электропривода б,

Обмотка 3 возбуждени  соединена с укрепленной на валу 5 обмоткой 7 а измерительна  обмотка 4 - с укрепленной на валу обмоткой 8. С обмоткой 7 индуктивно св зана обмотка 9, котора  подключена к выходу генератора 10 переменного тока и неподвижно укреплена на корпусе 1 датчика. С обмоткой 8 индуктивно св зана обмотка 11, котора  подключенако входу фильтра 12 нечетных гармоник, выход которого соединен со входом усилител  13 четных гармоник. Дл  усилени  индуктивной св зи между парами обмоток 7 и 9, 8 и 11 в обмотки введены ферромагнитные сердечники 14 и 15.

Датчик работает следующим образом .

Магнитный сердечник 2 с обмотками 3 и 4 при работе вращаетс  на оси 5 при помощи электропривода Б. Переменный ток от генератора 10 поступает в обмотку 9, котора  индуктивно св зана с враидак цейс  обмоткой 7. Индуцированна  в обмотке 7 ЭДС вызывает переменный ток в обмотке 3 возбуждени , котора  соединена с обмоткой 7. Переменный ток, действукадий в обмотке 3, вызывает перемагничивание магнитного сердечн ка 2 по симметричному циклу. Изменение магнитного потока, вызванное перемагничиванием сердечника 2 по симметричной кривой, индицирует в измерительной обмотке 4 ЭДС, измен ю щуюс  по гармоническому закону. Так как одновременно на сердечник действует магнитное поле Земли, то крива  перемагничивани  измен ет сво размеры и форму и становитс  несимметричной . При этом измен етс  величин а -и гармонический состав ЭДС индукции в измерительной обмотке 4, а также и тока в обмотке 8, котора  соединена с обмоткой 4. Ток, протекающий во вращак цейс  обмотке 8, индиЦирует ЭДС в неподвижной обмотке 11, котора  индуктивно св зана с обмоткой 8. Эта ЭДС действует на входе фильтра 12 нечетных гаркюник, подключенного к обмотке 8. Фильтр 12 отфильтровывает нечетные гармоники и подает гармонический сигнал на уси литель 13 четных гармоник, на выходе которого действует ЭДС,- состо ща  из четных гармонических составл ющих величины которых пропорциональны напр женности измер емого пол  Земли . Эта ЭДС используетс  во вторичных приборах дл  управлени  индикатором ориентации. Использование новых элементов - двух пар индуктивно св занных обмоток ,- позвол ет бесконтактно передавать переменный ток от генератора к вращаклемус  магнитному сердечнику дл  его перемагничивани  и от вращающейс  измерительной обмотки к фильтру нечетных гармоник. Устранение трущихс  электрических .контактов в этих цеп х снижает уровень шумов и повьвиает надежность работы предлагаелюго датчика ориентации по сравнению с известным.Снижение уровн  шумов особенно существенно в цепи измерительной обмотки феррозонда, где измерительный сигнал мал и, в р де случаев, соизмерим с уровнем помех. Таким образом, в предлагаемом датчике увеличиваетс  соотношение сигнал/помеха по сравнению с известным примерно в 3-5 раза.

Claims (2)

1. ДАТЧИК ОРИЕНТАЦИИ, содержащий корпус, в котором размещен феррозонд с двумя обмотками, установленный на валу электропривода, генератор переменного тока, фильтр нечетных гармоник и усилитель четных гармоник, от'лич а ю - щ и й с я тем, что, с целью повышения его надежности и снижения уровня шумов, он снабжен двумя парами индуктивно связанных обмоток, одна из которых включена между выходом генератора переменного тока и обмоткой возбуждения, а другая между измерительной обмоткой феррозонда и входом фильтра нечетных гармоник, причем обмотки, подключённые к обмотке возбуждения и к измерительной обмотке, установлены на немагнитном валу электропривода, а.обмотки, подключенные к выходу генератора переменного тока и ко входу фильтра нечетных гармоник, _β размещены неподвижно на корпусе. <g

2. Датчик поп. ^отличающийся тем, что, с целью увеличе ния индуктивной связи, каждая пара обмоток снабжена разрезным ферромагнитным сердечником.

SU„ 1099060