[发明专利]一种基于电阻原理的工具面角传感器

说明书

本发明提供一种基于电阻原理的工具面角传感器，包括壳体、右端盖和左端盖，壳体内壁设有两环形凹槽，两凹槽内分别安装第一电阻条和第二电阻条，右端盖设有轴向的环形延伸部，右端盖密封壳体右端口，且延伸部外壁与壳体内壁之间形成环形腔，环形腔的最底部放置导电棒，导电棒一端支撑于第一电阻条上，另一端支撑于第二电阻条上，左端盖密封壳体左端口且内端面上固定有电路板，电路板连接第一电阻条一端和第二电阻条相对的一端形成电阻回路，电路板测量出导电棒滚动前后电阻变化从而计算出导电棒绕着环形腔的轴线转动的角度，即为工具面角。本发明的有益效果：利用电阻原理中电阻阻值与电阻长度的正比关系，可准确测量出工具面角。

技术领域

本发明涉及油气钻井非开挖施技术领域，尤其涉及一种基于电阻原理的工具面角传感器。

背景技术

近年来，随着中国城镇化的加快，城市管道施工项目与日俱增，而传统的开挖式的管道铺设方式由于存在损坏道路、影响交通及干扰居民等缺点，越来越不适用现代化建设的需求，在此背景下，非开挖技术应用而生。非开挖技术是一种利用非开挖钻机等工具，在不开挖地表的情况下，在地下进行管道铺设的技术。在非开挖施工过程中，当钻机给钻杆提供向前的推力及旋转动力时，此时钻头均匀受到围岩的推力，从而实现直线钻进，当钻机给钻杆仅提供向前的推力时，由于钻头的特殊结构设计，使得钻头受力不均，导致钻孔轨迹研受力方向发生倾斜，此时可通过调整钻头高边工具面角(简称工具面角)来实现钻孔轨迹方位的变化，从而实现钻孔轨迹的造斜。

工具面角通过工具面角传感器测得，而现有的传感器受到诸如精度不高、温漂过大、体积过大及安装精度要求过高等因素限制，无法满足更加精确化的非开挖导向需求，因此，急需研制一种精度较高，且适合非开挖工况环境要求的工具面角传感器。

发明内容

有鉴于此，本发明的实施例提供了一种基于电阻原理的工具面角传感器。

本发明的实施例提供一种基于电阻原理的工具面角传感器，包括壳体、右端盖和左端盖，所述壳体内壁设有两环形凹槽，两所述凹槽内分别安装第一电阻条和第二电阻条，所述第一电阻条与所述第二电阻条相对设置且均为断开的环状结构，所述右端盖设有轴向的环形延伸部，所述右端盖密封所述壳体右端口，且所述延伸部外壁与所述壳体内壁之间形成环形腔，所述环形腔的最底部放置导电棒，所述导电棒一端支撑于所述第一电阻条上，另一端支撑于所述第二电阻条上，所述左端盖密封所述壳体左端口且内端面上固定有电路板，所述电路板连接所述第一电阻条一端，并连接所述第二电阻条与所述第一电阻条相对应的一端，而形成电阻回路，所述导电棒滚动时两端同步运动，所述电路板测量出所述导电棒滚动前后所述电阻回路中所述第一电阻条和所述第二电阻条接入的电阻阻值，并计算出电阻阻值的改变量，根据改变量计算出所述导电棒滚动的距离，从而计算出所述导电棒绕着所述环形腔的轴线转动的角度，即为工具面角。

进一步地，所述壳体内壁设有直流电源，所述直流电源两极分别连接所述第一电阻条一端和所述第二电阻条相对的一端形成电阻回路。

进一步地，所述工具面角传感器还包括输出电缆，所述左端盖中部设有阶梯螺纹孔，所述阶梯螺纹孔的阶梯轴上安放垫片，所述输出电缆一端连接所述电路板，另一端穿过所述阶梯螺纹孔和防水接头，向外输出工具面角数据，所述防水接头压紧所述垫片将所述阶梯螺纹孔密封。

进一步地，所述左端盖的内端面和所述电路板上均设有多个螺纹孔，将所有螺纹孔对齐并用螺栓锁紧。

进一步地，所述第一电阻条与所述第二电阻条长度相等。

进一步地，所述第一电阻条和所述第二电阻条分别粘接于两所述凹槽内，且所述第一电阻条的中点与其所在凹槽的最低点重合，所述第二电阻条的中点与其所在凹槽的最低点重合。