SU769326A1 - Устройство дл измерени отклонени объекта от вертикали - Google Patents

Description

Изобретение относится к области измерительной техники и предназначено для определения искривления скважин малого диаметра при малых углах отклонения от вертикали (до .3°).

Известны устройства для измерения кривизны скважин, основанные на преобразовании отклонения маятника от вертикали в электрический сигнал. В качестве электрических преобразователей в них используются главным образом индуктивные и емкостные преобразователи [1]. Общим недостатком устройств являются большие габариты, что делает невозможным использование их для измерения искривления скважин малого диаметра, и низкая чувствительность. Их применяют для измерения больших углов искривлений оси скважины.

Кроме того, емкостные преобразователи имеют уровень полезного сигнала, соизмеримый с наводками соединительных линий, поэтому их вторичная аппаратура располагается вместе с датчиком, чтобы свести к минимуму длину соединительной линии. Располагать же вторичную аппаратуру непосредственно у датчика при измерении кривизны скважин малого диаметра не представляется возможным.

Емкостные и индуктивные преобразователи имеют нелинейные выходные характеристики, что также затрудняет их применение в датчиках для измерения кривизны скважин.

Известно также устройство, содержащее стаканчик с жидкостью, к дну которого прикреплены два пьезоэлемента. При отклонении корпуса датчика от вертикали изменяется уровень жидкости над пьезоэлементами, что приводит к изменению выходного сигнала [2].

Недостатком данного устройства является зависимость выходного сигнала от уровня жидкости в стаканчике, что приводит к погрешности измерения.

Устройства для измерения малых углов отклонения от вертикали скважин малого диаметра могут быть построены также на основе ультразвукового .преобразователя. Устройство содержит генератор, измерительную схему и датчик, выполненный в -виде кюветы,' заполненной жидкостью. В верхней части кюветы жестко закреплены кронштейн с тремя шарнирно подвешенными плоскопараллельными пьезоэлементами, два из которых, приемные, расположены симметрично относительно третьего — излучающего. При этом приемные пьезоэлементы погружены в жидкость наполови4 ну, а излучающий — полностью. При изменении наклона корпуса датчика изменяется уровень жидкости под каждым из приемных пьезоэлементов, что приводит к изменению их выходных сигналов [Зф

Недостатком этого устройства является также зависимость выходного сигнала от уровня жидкости в кювете, который изменяется особенно сильно при '.повышенных температурах. Точность измерений снижается также при наличии вибрации (колебаний уровня). Кроме того, характеристики пьезоэлементов и жидкости со временем и при колебаниях температуры изменяются.

Целью изобретения является повышение точности путем уменьшения действия, изменения температуры и вибрации на результаты измерений, а также осуществление контроля настройки шкалы измерительного прибора в процессе измерений.

Цель достигается тем, что устройство, содержащее датчик, выполненный в виде кюветы, заполненной жидкостью с помещенными в нее пьезоэлементами, один из которых — излучающий закреплен на маятнике, подвешенном в плоскости, .параллельной плоскости расположения приемного пьезоэлемента, и подключен к генератору электрических колебаний, а также измерительный прибор, снабжено дополнительно тремя парами пьезоэлементов, жестко закрепленных fe кювете, причем пьезоэлементы ;в каждой паре расположены друг от друга на расстоянии, соответствующем двум крайним и среднему положениям подвижного излучающего пьезоэлемента относительно приемного, половина пьезоэлементов, укрепленных на стенке кюветы, подключена к измерительному прибору, а остальные — к генератору электрических колебаний.

На чертеже .приведена принципиальная схема устройства.

Устройство содержит кювету 7 с эталонной жидкостью, пьезоэлементы 2—9, генератор ,10 электрических колебаний и измерительный прибор 14. Пьезоэлементы 2, 4, 6 и 8 закреплены на внутренней стенке кюветы, пьезоэлемент 3 шарнирно подвешен на кронштейне 12, пьезоэлементы 5, 7 и 9 закреплены на кронштейнах 43 и 15 соответственно. Пьезоэлементы 3, 5, 7 и 9 подключены к генератору 10, а льезоэлементы 2, 4, 5 и 8 — к схеме, содержащей измерительный прибор 77. Пьезоэлементы 2 и 3 являются рабочими, пьезоэлементы 4 и 5 соответствуют крайнему левому, льезоэлементы 6 и 7 — среднему, а льезоэлементы 8 и 9 — крайнему правому положениям подвижного пьезоэлемента 3 относительно неподвижного пьезоэлемента 2.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствиии отклонения оси скважины от вертикали пьезоэлемент 2 занимает среднее, положение. Под действием электрического напряжения от генератора 10 он излучает механические колебания в направлении пьезоэлемента 2, на котором возникает электрическое напряжение, соответствующее середине шкалы прибора И измерительной схемы. Если скважина имеет кривизну, кювета наклоняется влево или вправо, при этом изменяется расстояние между пьезоэлементами 2 и 3 и соответственно- изменяется напряжение, снимаемое с пьезоэлемента 2, фиксируемое прибором измерительной схемы.

В случае изменения параметров пьезоэлементов или жидкости в 'процессе измерения от изменения внешних условий или во времени производится настройка шкалы показывающего прибора путем подключения его к пьезоэлементам 4—9 соответствующим началу, середине и концу шкалы измерительного прибора.

В устройстве пьезоэлементы полностью погружены в жидкость, поэтому исключено влияние уровня жидкости на его метрологические характеристики. Возможность корректировки шкалы прибора в процессе измерений позволяет также существенно повысить стабильность и точность устройства и применять его для работы в широком диапазоне температур.

Claims (3)

1.Патент ФРГ № 1262618, кл. 42 С 215/01, 1068,

2.Авторское свидетельство СССР № 551515, кл. G 01 F 23/2в, 06.01.76.

3. Авторское свидетельство СССР № 532756, кл. G 01 С 1/00, 14.04.75 (прототип ).