[实用新型]测量倾斜角及倾斜方位角的测量传感器

说明书

本实用新型属于一种用于测量倾斜角及倾斜方位角的测量传感器结构的改进，涉及探矿钻井中的井斜角和井斜方位角的测量。

现有的倾斜角及倾斜方位角的测量主要采用两种方式：一是利用磁罗盘和重摆方式指示方位角和倾斜角，用这种方式由于要克服摩擦力矩，因此测量精度低，而且机械结构复杂，零件细小，抗振性差。另一种是采用三维加速度计和三维磁通门测量倾斜角及方位角，用这种方式虽然测量精度高，但抗振性能差，加速度计易被损坏，不便运输，而且其成本高。

本实用新型的目的在于提供一种无需克服摩擦力矩，机械结构简单，测量精度较高，抗振性能好的倾斜角及方位角测量传感器。

本实用新型的技术方案是以如下方式实现的：其包括有壳体、内框架、外框架、磁通门探头和加速度计探头以及伺服电路板和传输信号的电滑环，可旋转的外框架通过轴承固定在壳体的两端，其外框架平面与壳体壁面平行，一平面上设有偏心重块，另一平面上垂直固定有加速度计探头，可偏心旋转的内框架通过轴承固定在外框架上并可相对于外框架旋转，内框架上有与其重心线始终垂直的平面，同时内框架的轴线垂直于外框架轴线，在内框架平面上水平固定有二维磁通门探头，与二维磁通门探头和加速度计探头连接的两伺服电路板分别固定在外框架的两平面上。

内框架为一半球体，其球面顶部设有一带弹簧的弹子。

本实用新型与现有技术相比，在保证测量精度的同时，降低了成本，提高了抗振性能，具有结构简单、使用方便，适于运输的特点。

图1是本实用新型的结构示意剖面图。

图2是图1的俯视剖面图。

下面是本实用新型的一个具体实施例，结合附图对本实用新型作进一步的说明：

参见图1、图2：本实用新型由圆筒状壳体1、外框架2、内框架3、加速度计探头4、二维磁通门探头5、以及伺服电路板6和传输信号的电滑环7组成。可旋转的外框架2通过轴承8固定在壳体的两端，外框架2上有两平面15、14与圆筒状的壳体轴线13平行(也就同壳体的壁面平行)，外框架2的一平面15上设有两偏心重块9，另一平面14上垂直固定有加速度计探头4，可偏心旋转的半球体内框架3设置在外框架2的空心中并通过轴承10固定于外框架2上，内框架3可相对于外框架2转动，同时内框架3的轴线垂直于外框架2的轴线而且半球体内框架3的平面16始终垂直于半球体的重心线，在半球体内框架3的平面16上水平固定有二维磁通门探头5，其中一维磁通门通道与内框架3的轴线平行，另一维通道与该轴线垂直；半球体内框架3的半径略小于壳体1的半径，其球面顶部设有一带弹簧的弹子11；在外框2的一平面14上还设有一限制内框架3旋转的挡板12；与二维磁通门探头5和加速度计探头4连接的两伺服电路板6固定在外框架2的两平面14、15上。磁通门探头的线路通过内框架的轴被引出至外框架，与其伺服电路板连接。

使用本实用新型时，沿斜井壁放置，由于偏心重块9的重力作用，外框架2绕轴旋转静止后，其平面15、14始终能保持与圆筒状壳体1的轴线13平行，即与斜井的倾斜面平行，此时加速度计4所测量的加速度Gx为重力加速度在壳体1轴线上的分量：Gx＝Gm·Cosθ(Gm为重力加速度)，由此可解算出倾斜角θ。在外框架2沿轴旋转的同时，由于半球体内框架3自身的重力作用，内框架3也旋转并静止，半球体平面16保持水平，水平固定于半球体内框架3平面16上的二维磁通门探头5也保持水平，此时输出的两磁通门分量e_x、e_y值便可解算出倾斜方位角φ：e_x＝e_xm·Cosφ，e_y＝e_ym·Sinφ。加速度计探头4和二维磁通门探头5所测得的Gx、e_x、e_y信号经过伺服电路板处理后通过线路由外框架轴引至电滑环7，再用电滑环接口线由外壳体末端的开孔引出，至地面处理记录系统中。

参看图2，本实用新型使用时或在运输中，将其平置，半球体内框架3顶部的弹子11在弹簧的作用下，弹子11能与壳体1接触卡紧，使得内框架3和外框架2不能自由转动而锁定，因而本实用新型的抗振性能好，适于野外运输。当使用本实用新型将其倾斜放置时，由于内框架3自身的重力作用使弹子11脱离壳体1而自动解除锁定。