[發(fā)明專利]一種基于電阻原理的工具面角傳感器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810438301.0
• 申請(qǐng)日: 2018-05-09
• 公開（公告）號(hào): CN108896005B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳川;袁成翔;潘健;李瑞;呂帥鋒;劉恒偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）
• 主分類號(hào): G01C1/00
• 分類號(hào): G01C1/00
• 代理公司: 武漢知產(chǎn)時(shí)代知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42238
• 代理人: 郝明琴

本發(fā)明提供一種基于電阻原理的工具面角傳感器，包括殼體、右端蓋和左端蓋，殼體內(nèi)壁設(shè)有兩環(huán)形凹槽，兩凹槽內(nèi)分別安裝第一電阻條和第二電阻條，右端蓋設(shè)有軸向的環(huán)形延伸部，右端蓋密封殼體右端口，且延伸部外壁與殼體內(nèi)壁之間形成環(huán)形腔，環(huán)形腔的最底部放置導(dǎo)電棒，導(dǎo)電棒一端支撐于第一電阻條上，另一端支撐于第二電阻條上，左端蓋密封殼體左端口且內(nèi)端面上固定有電路板，電路板連接第一電阻條一端和第二電阻條相對(duì)的一端形成電阻回路，電路板測(cè)量出導(dǎo)電棒滾動(dòng)前后電阻變化從而計(jì)算出導(dǎo)電棒繞著環(huán)形腔的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，即為工具面角。本發(fā)明的有益效果：利用電阻原理中電阻阻值與電阻長(zhǎng)度的正比關(guān)系，可準(zhǔn)確測(cè)量出工具面角。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及油氣鉆井非開挖施技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于電阻原理的工具面角傳感器。

背景技術(shù)

近年來，隨著中國(guó)城鎮(zhèn)化的加快，城市管道施工項(xiàng)目與日俱增，而傳統(tǒng)的開挖式的管道鋪設(shè)方式由于存在損壞道路、影響交通及干擾居民等缺點(diǎn)，越來越不適用現(xiàn)代化建設(shè)的需求，在此背景下，非開挖技術(shù)應(yīng)用而生。非開挖技術(shù)是一種利用非開挖鉆機(jī)等工具，在不開挖地表的情況下，在地下進(jìn)行管道鋪設(shè)的技術(shù)。在非開挖施工過程中，當(dāng)鉆機(jī)給鉆桿提供向前的推力及旋轉(zhuǎn)動(dòng)力時(shí)，此時(shí)鉆頭均勻受到圍巖的推力，從而實(shí)現(xiàn)直線鉆進(jìn)，當(dāng)鉆機(jī)給鉆桿僅提供向前的推力時(shí)，由于鉆頭的特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得鉆頭受力不均，導(dǎo)致鉆孔軌跡研受力方向發(fā)生傾斜，此時(shí)可通過調(diào)整鉆頭高邊工具面角(簡(jiǎn)稱工具面角)來實(shí)現(xiàn)鉆孔軌跡方位的變化，從而實(shí)現(xiàn)鉆孔軌跡的造斜。

工具面角通過工具面角傳感器測(cè)得，而現(xiàn)有的傳感器受到諸如精度不高、溫漂過大、體積過大及安裝精度要求過高等因素限制，無法滿足更加精確化的非開挖導(dǎo)向需求，因此，急需研制一種精度較高，且適合非開挖工況環(huán)境要求的工具面角傳感器。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種基于電阻原理的工具面角傳感器。

本發(fā)明的實(shí)施例提供一種基于電阻原理的工具面角傳感器，包括殼體、右端蓋和左端蓋，所述殼體內(nèi)壁設(shè)有兩環(huán)形凹槽，兩所述凹槽內(nèi)分別安裝第一電阻條和第二電阻條，所述第一電阻條與所述第二電阻條相對(duì)設(shè)置且均為斷開的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，所述右端蓋設(shè)有軸向的環(huán)形延伸部，所述右端蓋密封所述殼體右端口，且所述延伸部外壁與所述殼體內(nèi)壁之間形成環(huán)形腔，所述環(huán)形腔的最底部放置導(dǎo)電棒，所述導(dǎo)電棒一端支撐于所述第一電阻條上，另一端支撐于所述第二電阻條上，所述左端蓋密封所述殼體左端口且內(nèi)端面上固定有電路板，所述電路板連接所述第一電阻條一端，并連接所述第二電阻條與所述第一電阻條相對(duì)應(yīng)的一端，而形成電阻回路，所述導(dǎo)電棒滾動(dòng)時(shí)兩端同步運(yùn)動(dòng)，所述電路板測(cè)量出所述導(dǎo)電棒滾動(dòng)前后所述電阻回路中所述第一電阻條和所述第二電阻條接入的電阻阻值，并計(jì)算出電阻阻值的改變量，根據(jù)改變量計(jì)算出所述導(dǎo)電棒滾動(dòng)的距離，從而計(jì)算出所述導(dǎo)電棒繞著所述環(huán)形腔的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，即為工具面角。

進(jìn)一步地，所述殼體內(nèi)壁設(shè)有直流電源，所述直流電源兩極分別連接所述第一電阻條一端和所述第二電阻條相對(duì)的一端形成電阻回路。

進(jìn)一步地，所述工具面角傳感器還包括輸出電纜，所述左端蓋中部設(shè)有階梯螺紋孔，所述階梯螺紋孔的階梯軸上安放墊片，所述輸出電纜一端連接所述電路板，另一端穿過所述階梯螺紋孔和防水接頭，向外輸出工具面角數(shù)據(jù)，所述防水接頭壓緊所述墊片將所述階梯螺紋孔密封。

進(jìn)一步地，所述左端蓋的內(nèi)端面和所述電路板上均設(shè)有多個(gè)螺紋孔，將所有螺紋孔對(duì)齊并用螺栓鎖緊。

進(jìn)一步地，所述第一電阻條與所述第二電阻條長(zhǎng)度相等。

進(jìn)一步地，所述第一電阻條和所述第二電阻條分別粘接于兩所述凹槽內(nèi)，且所述第一電阻條的中點(diǎn)與其所在凹槽的最低點(diǎn)重合，所述第二電阻條的中點(diǎn)與其所在凹槽的最低點(diǎn)重合。