SU1514920A1

SU1514920A1 - Inclinometer azimuth converter

Info

Publication number: SU1514920A1
Application number: SU874345908A
Authority: SU
Inventors: Юрий Николаевич Кочемасов
Original assignee: Днепропетровский инженерно-строительный институт
Priority date: 1987-12-21
Filing date: 1987-12-21
Publication date: 1989-10-15

Abstract

Изобретение относитс к промысловой геофизике и может быть использовано в автономных и кабельных инклинометрах дл определени магнитного азимута искривлени скважин. Цель изобретени - повышение точности измерени азимута. Преобразователь азимута инклинометра содержит магнитомодул ционный датчик, выполненный в виде двух ортогональных феррозондов 5 и 6, генератор 1, делитель частоты 2, фазовые детекторы 3 и 10, управл емый генератор 4, фазовращатель 8, коммутатор 7, управл емый полосовой фильтр 9, селектор импульсов 13 и блоки регулировани 11 и выборки-хранени 12. Пр моугольные импульсы, сформированные генератором 1 и прошедшие через делитель частоты 2, поступают со второго выхода последнего на тактируемый вход фазового детектора 3 и далее на вход управл емого генератора 4. Выход последнего св зан с входом фазового детектора 3 и через феррозонды 5 и 6 соответственно с вторым и третьим входами коммутатора 7. Выход коммутатора св зан через управл емый полосовой фильтр 9 и фазовый детектор 10 с входами блоков регистрации 11 и выборки-хранени 12. Первый выход делител частоты 2 соединен с первым входом коммутатора 7 и через фазовращатель 8 с тактируемым входом фазового детектора 10. Третий выход делител частоты 2 св зан с управл ющим входом коммутатора 7 и через селектор импульсов 13 - с управл ющим входом блока выборки-хранени 12, выход которого подключен к управл ющему входу управл емого полосового фильтра 9. Коммутатор 7 управл етс пр моугольными импульсами, поступающими с второго выхода делител частоты 2.The invention relates to field geophysics and can be used in autonomous and cable inclinometers to determine the magnetic azimuth of the curvature of the wells. The purpose of the invention is to improve the accuracy of azimuth measurement. The inclinometer azimuth converter contains a magnetically modulated sensor made in the form of two orthogonal flux-probes 5 and 6, generator 1, frequency divider 2, phase detectors 3 and 10, controlled generator 4, phase shifter 8, switch 7, controlled band-pass filter 9, pulse selector 13 and control units 11 and sampling-storage 12. Square-wave pulses, generated by generator 1 and passing through frequency divider 2, come from the second output of the last to the clock input of the phase detector 3 and then to the input of the controlled gene rator 4. The output of the latter is connected to the input of the phase detector 3 and through the flux-probes 5 and 6, respectively, to the second and third inputs of the switch 7. The switch output is connected via a controlled band-pass filter 9 and the phase detector 10 to the inputs of the recording and sampling-storage units 11 12. The first output of frequency divider 2 is connected to the first input of the switch 7 and through the phase shifter 8 to the clock input of the phase detector 10. The third output of the frequency divider 2 is connected to the control input of the switch 7 and through the pulse selector 13 to the control input of the unit sample storage 12, the output of which is connected to the control input of the controlled band-pass filter 9. Switch 7 is controlled by square pulses coming from the second output of frequency divider 2.

Description

Изобретение относитс к промысловой геофизике и может быть использовано в автономных и кабельных инклинометрах дл определени магнитного азимута искривленньгх скважин.The invention relates to field geophysics and can be used in autonomous and cable inclinometers to determine the magnetic azimuth of bent wells.

Цель изобретени - повьппение точности измерени азимута.The purpose of the invention is to increase the accuracy of azimuth measurement.

На чертеже представлена структурфазу входного сигнала с частотой и фазой сигнала управл емого генератора 4 и вьфабатывает напр жение рассогласовани , св занное с разностью фаз и частот двух сигналов. Напр жение рассогласовани фильтруетс интегрирующей цепочкой, вход щей в состав первого фазорого детектора 3 (не поThe drawing shows the structure of the input signal with the frequency and phase of the signal of the controlled oscillator 4 and expresses the error voltage associated with the phase difference and frequency of the two signals. The error voltage is filtered by an integrating chain, which is part of the first phasor detector 3 (not

на схема, преобразовател азимута ин- ю казан), и поступает на вход управл еклинометраon the circuit, the inverter azimuth converter in a cauldron), and is fed to the input of the control meter

I Устройство содержит генератор 1, ; подключенный к входу делител 2 час- ; тоты, второй выход которого соединен I с тактируемым входом первого фазового детектора 3, выход которого подключен к входу управл емого генератора 4 , которьш своим выходом соединен с обмотками возбуждени феррозондов 5 и 6 и входам фазового детектора З Сигнальные обмотки феррозондов 5 и 6 подключены соответственно к второму и третьему входам ком1 утатора 7, пер- вьй вход которого вместе с входом фазовращател 8 соединен с первым выхо-25 вход фазового детектора 3. После тодом делител 2 частоты, а выход co€i- динен с входом управл емого полосового фильтра 9, которьм своим выходом подключен к входу второго фазового детектора 10, тактируемьш вход кото- рого соединен с выходом фазовращател 8с, Выход второго фазового, детектора 10 подключен к входу блока 11 регистрации и к входу блока 12 выборки- хранени , выход которого соединен с управл ющим входом управл емого полосового фильтра 9, а управл ющий вход блока 12 выборки-хранени подключен к выходу, селектора 13 импульсов, вход которого вместе с управл ющим входом коммутатора 7 св зан с третьим выходом делител , 2 частоты.I Device contains generator 1,; the 2-hour divider connected to the input; The second output of which is connected to the clock input of the first phase detector 3, the output of which is connected to the input of the controlled generator 4, which is connected to the excitation windings of the fluxgate probes 5 and 6 and the inputs of the phase detector 3 by its output. the second and third inputs of commutator 7, the first input of which, together with the input of the phase shifter 8, is connected to the first output 25 of the input of the phase detector 3. After the divider 2 frequencies, and the output co € i - is connected to the input of the controlled bandwidth About filter 9, whose output is connected to the input of the second phase detector 10, clocked input of which is connected to the output of the phase shifter 8c, the output of the second phase detector of the detector 10 is connected to the input of the recording unit 11 and to the input of the sampling-storage unit 12, the output of which is connected with the control input of the controllable band-pass filter 9, and the control input of the sampling-storage unit 12 is connected to the output, a pulse selector 13 whose input, together with the control input of the switch 7, is connected to the third output of the splitter, 2 frequencies.

Преобразователь азимута работает следующим образом.The azimuth converter operates as follows.

. Сигнал в виде пр моугольных импульсов с генератора 1 поступает на вход делител 2 частоты. С второго выхода делител 2 частоты импульсы с частотой, равной частоте возбуж;з;е- ни феррозондов 5 и 6,, поступают на тактируемый вход первого фазового детектора 3, на вход которого посту- -пает гармоническое напр жение, снимаемое с выхода управл емого генератора 4, начальна частота которого выбираетс близкой к частоте возбуждени феррозондов Uo Первый фазовый детектор 3 сравнивает частоту и.. The signal in the form of rectangular pulses from generator 1 is fed to the input of divider 2 frequency. From the second output of divider 2 frequency, pulses with a frequency equal to the frequency of the excitation; 3; e- or flux-probes 5 and 6 ,, are fed to a clocked input of the first phase detector 3, to the input of which is applied a harmonic voltage taken from the output generator 4, the initial frequency of which is chosen close to the excitation frequency of flux-probes Uo. The first phase detector 3 compares the frequency and.

мого генератора 4. Под действием напр жени рассогласовани частота сигнала управл ющего генератора 4 измен етс таким образом, что уменьшает- с разность между частотой входного сигнала w и опорного сигнала,generator 4. Under the action of the error voltage, the frequency of the signal from the control generator 4 changes in such a way that it reduces the difference between the frequency of the input signal w and the reference signal,

с второго выхода делите- Так как начальна часуправл емого генератораfrom the second output of the divide- Since the beginning of the hour-driven generator

00

близка к oj , действиеclose to oj, action

поступающего л 2. частоты тота сигнала 4 достаточно обратной св зи приводит к тому, что управл емый генератор 4 оказываетс синхронизированным сигналом с частотой Wo , поступающим на тактируемьшthe incoming l2. the frequency of the signal 4; sufficient feedback leads to the fact that the controlled oscillator 4 is a synchronized signal with the frequency Wo, arriving at a clock

0 5 0 0 5 0

5five

00

5five

го, как процесс синхронизации закончен , частота гармонического сигнала управл емого генератора 4 становитс равной частоте возбуждени JO(,- ,, а сдвиг фаз между ними имеет конечную, малую величину , необходимую дл выработки напр жени рассогласовани , поддерживающего режим синхронизации . Гармонический сигнал, снима- емьй с выхода управл емого генерато-. ра 4, запитывает обмотки возбуждени феррозондов 5 к 6. Сигнал,- поступающий с третьего -выхода делител 2 частоты , управл ет работой коммутатора 7, которьш при поступлении ка кдого очередного пр моугольного импульса на управл ющий вход поочередно подключает к входу управл емого полосового фильтра 9 первый выход делител 2 частоты и выходы феррозондов 5 и 6, При этом на первый вход коммута- .тора 7 поступает пр моугольные импульсы с частотой 2 со , а на второй и третий - гармонический сигнал. При поступлении первого, импульса с третьего выхода делител 2 частоты на вход управл емого полосового фильтра 9 поступают пр моугольные импульсы с частотой 2 ЬОд , жестко синхронизированные с импульсами генератора 1, а следовательно, и напр жением возбуждени управл емого генератора 4. Одновременно этот сигнал, сдвинутый на 90° фазовращателем 8, поступаетAs the synchronization process is completed, the frequency of the harmonic signal of the controlled oscillator 4 becomes equal to the excitation frequency JO (, -, and the phase shift between them has a finite, small value necessary to generate an error voltage supporting the synchronization mode. Harmonic signal, removing - The output of the controlled generator 4, energizes the excitation windings of the flux-probes 5 to 6. The signal, - coming from the third output of the splitter 2 frequency, controls the operation of the switch 7, which, when received next alternately connects to the control input to the input of the controlled band-pass filter 9 the first output of the splitter 2 frequencies and the outputs of the flux-probes 5 and 6, while the first input of the commutator 7 is fed to the second pulse with a frequency of 2 s, and the second and third are the harmonic signal. When the first pulse arrives from the third output of splitter 2 frequency, rectangular pulses with a frequency of 2 oz are received at the input of the controlled band-pass filter 9, which are firmly synchronized with the generator 1 pulses and, therefore, p zheniem controllably driving the generator 4. At the same time this signal is shifted by 90 ° phase shifter 8 is supplied

на тактируемый вход второго фазового детектора 10. Сдвиг фазы необходим дл нормальной работы второго фазрво- го детектора 10.to the clocked input of the second phase detector 10. A phase shift is necessary for the normal operation of the second phase detector 10.

Фазовьм детектор 10 сравнивает фазу отфильтрованного гармонического сигнала, снимаемого с выхода управл емого полосового фильтра 9, с опорным пр моугольным сигналом (2 Шд +90), поступающим с выхода фазовращател 8, Начальна частота резонанса управл емого полосового фильтра 9 близка к удвоенной частоте возбуждени 2 w поэтому на выходе управл емого поло- сового фильтра 9 по вл етс гармонический сигнал, близкий по фазе к опорному .Phase detector 10 compares the phase of the filtered harmonic signal taken from the output of the controlled bandpass filter 9 with the reference square signal (2 Shd +90) coming from the output of the phase shifter 8. The initial resonance frequency of the controlled band pass filter 9 is close to twice the excitation frequency 2 w therefore, at the output of the controlled band-pass filter 9, a harmonic signal appears close in phase to the reference one.

На выходе второго фазового детектора 10 по вл етс напр жение рассог- 20 быть реализован на распределителе импульсов , например 176 ИЕ 8,At the output of the second phase detector 10, the voltage of the dissipation 20 appears to be implemented on a pulse distributor, for example, 176 IE 8,

Claims

Формула изобретени Invention Formula

Преобразователь азимута инклинометра , содержащий магнитомодул цион- ный датчик, вьтолненный в виде двух ортогональных феррозондов, генератор, первый фазовый детектор, фазовращатель , управл емый генератор, о т- личающийс тем, что, с целью повышени точности измерени азимута, он снабжен делителем частоты , коммутатором, вторым фазовым деласовани , пропорциональное сдвигу фаз, которое запоминаетс в блоке 12 выборки-хранени и поступает на управ- л емьй вход управл емого полосового фильтра 9. -25An inclinometer azimuth transducer containing a magnetically modulated sensor, made in the form of two orthogonal flux-probes, a generator, a first phase detector, a phase shifter, a controlled generator, which is equipped with a frequency divider to improve the accuracy of measuring azimuth. the switch, the second phase dela- sion, proportional to the phase shift, which is memorized in sampling-storage unit 12 and fed to the control input of the controlled band-pass filter 9. -25

Это напр жение приводит к изменению частоты и фазы опорного сигнала с частотой 2 из , снимаемого с первого выхода делител 2 частоты. Таким образом, управл емый полосовой фильтр эп 9 точно настроен на частоту второй гармоники напр жени возбуждени 2 Wo с конечной малой величиной сдвига фаз.This voltage leads to a change in the frequency and phase of the reference signal with a frequency of 2 from that taken from the first output of the splitter 2 frequency. Thus, the controlled band-pass filter φ 9 is precisely tuned to the frequency of the second harmonic of the excitation voltage 2 Wo with a finite small phase shift.

Блок 12 выборки-хранени получает управл ющий сигнал с выхода селектора 13 импульсов, который вьщел ет каждьш третий импульс, соответствую- щий моменту подключени к входу управл емого полосового фильтра 9 опорного сигнала второй тармоники с первого выхода делител 2 частоты.Sampling-storage unit 12 receives a control signal from the output of the pulse selector 13, which allocates each third pulse corresponding to the moment of connecting the second harmonic from the first output of the splitter 2 frequency to the input of the controlled band-pass filter 9 of the reference signal.

Второй и третий импульсы также переключают коммутатор 7. При этом на вход управл емого полосового фильтра 9 поступает поочередно гармонический сигнал, снимаемьй с сигнальньпс обмоток феррозондов 5 и 6, В эти такты работы блок 12 выборки-хранени под35The second and third pulses also switch the switch 7. At the same time, the input of the controlled band-pass filter 9 is fed alternately to a harmonic signal, removing the windings of the fluxgate 5 and 6 from the signal pulses of the windings of the fluxgate 5 and 6

4040

тектором, управл емым полосовым фильтром, селектором импульсов, бло- ком выборки-хранени и блоком регистрации , при этом выход генератора подключен к входу делител частоты, первый выход которого соединен с входом фазовращател и первым входом коммутатора , второй - с тактируемым входом первого фазового детектора, третий - с входом селектора импульсов дс и с управл ющим входом коммутатора, вход управл емого генератора подключен к выходу первого фазового детектора , а его выход св зан с входом первого фазового детектора и с обмотдерживает на своем выходе напр жение, ками возбуждени феррозондов, сигпоступившее на его вход в течение первого импульса с третьего выхода делител 2 ,частоты, т.е. управл емый полосовой фильтр 9 продолжает быть подстроенным на резонансную частоту 2 OJp ;a tector controlled by a bandpass filter, a pulse selector, a sampling-storage unit and a registration unit; the generator output is connected to the input of a frequency divider, the first output of which is connected to the input of the phase rotator and the first input of the switch, the second to the clock input of the first phase detector the third is with the input of the pulse selector ds and with the control input of the switch, the input of the controlled generator is connected to the output of the first phase detector, and its output is connected with the input of the first phase detector and with the support flushes at its output voltage, Kami excitation ferroprobes, sigpostupivshee to its input during the first pulse output from the third divider 2, the frequency, i.e., the controlled bandpass filter 9 continues to be tuned to the resonant frequency 2 OJp;

Вьщеленные гармонические сигналы, пропорциональные синусу и косинусу измер емого азимута, детектируютс Allocated harmonic signals proportional to the sine and cosine of the measured azimuth are detected

нальные обмотки которых подключены соответственно к второму и третьему входам коммутатора, подсоединенного выходом к входу управл емого полосо гс вого фильтра, второй фазовый детектор подключен входом к выходу управ л емого полосового фильтра и тактируемым входом - к выходу фазовращател , а его выход св зан с входамиThe main windings of which are connected respectively to the second and third inputs of the switch connected by the output to the input of the controlled bandpass filter, the second phase detector is connected by the input to the output of the controlled bandpass filter and the clock input to the output of the phase shifter, and its output is connected to the inputs

вторым фазовым детектором 10 и поступают на вход блока 11 регистрации. При поступлении четвертого импульса цикл работы устройства повтор етс .the second phase detector 10 and is fed to the input of the block 11 of the registration. When the fourth pulse arrives, the cycle of operation of the device is repeated.

Таким образом, периодически производитс настройка частоты и фазы напр жени возбуждени феррозондов 5 и 6 и резонансной частоты управл емого полосового фильтра 9. I . .Thus, the frequency and phase of the excitation voltage of the flux probes 5 and 6 and the resonant frequency of the controlled band-pass filter 9 are periodically adjusted. I. .

Фазовращатель 8 может быть вьшол- нен на цифровых ьшкросхемах, с помощью которых фазовый сдвиг на 90 получаетс с высокой точностью и практически не зависит от температуры. Блок 11 регистрации может представл ть собой, например, цифровой вольтметр . Селектор 13 импульсов можетPhaser 8 can be implemented on digital chips, with which the phase shift of 90 is obtained with high accuracy and is practically independent of temperature. The registration unit 11 may, for example, be a digital voltmeter. Pulse selector 13 can

тектором, управл емым полосовым фильтром, селектором импульсов, бло- ком выборки-хранени и блоком регистрации , при этом выход генератора подключен к входу делител частоты, первый выход которого соединен с входом фазовращател и первым входом коммутатора , второй - с тактируемым входом первого фазового детектора, третий - с входом селектора импульсов и с управл ющим входом коммутатора, вход управл емого генератора подключен к выходу первого фазового детектора , а его выход св зан с входом первого фазового детектора и с обмотнальные обмотки которых подключены соответственно к второму и третьему входам коммутатора, подсоединенного выходом к входу управл емого полосо- вого фильтра, второй фазовый детектор подключен входом к выходу управл емого полосового фильтра и тактируемым входом - к выходу фазовращател , а его выход св зан с входамиa tector controlled by a bandpass filter, a pulse selector, a sampling-storage unit and a registration unit; the generator output is connected to the input of a frequency divider, the first output of which is connected to the input of the phase rotator and the first input of the switch, the second to the clock input of the first phase detector , the third is with the input of the pulse selector and with the control input of the switch, the input of the controlled generator is connected to the output of the first phase detector, and its output is connected with the input of the first phase detector and with the winding windings of which are connected respectively to the second and third inputs of the switch connected by the output to the input of the controlled band-pass filter, the second phase detector is connected to the output of the controlled band-pass filter and the clock input to the output of the phase shifter, and its output is connected to the inputs

1.5149201.514920

/о/about

блока регистрации и блока выборки- сов, а выход подключен к управл юще- хранени , управл ющий вход которого му входу управл емого полосового соединен с выходом селектора импуль- фильтра.the registration unit and the sampling unit, and the output is connected to the control storage, the control input to which the input of the controlled band pass is connected to the output of the pulse selector filter.