[實用新型]一種定向鉆頭的面向角測量裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201820745726.1
• 申請日: 2018-05-18
• 公開（公告）號: CN208650841U
• 公開（公告）日: 2019-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黎建軍
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州杭睿科技有限公司
• 主分類號: E21B47/024
• 分類號: E21B47/024;E21B7/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型公開了一種定向鉆頭的面向角測量裝置，包括鉆頭(1)、鉆桿(2)、軸模塊、光源發(fā)射模塊、二維位置探測器(11)、測量模塊(12)。一方面，由于二維位置探測器(11)上的光敏元件的響應(yīng)速度很快，因此基于二維位置探測器(11)制作的面向角測量裝置的響應(yīng)速度相比現(xiàn)有技術(shù)提出的面向角測量裝置的響應(yīng)速度更快；另一方面，由于光敏元件的規(guī)格比較小，使得二維位置探測器(11)上與圓形光圈對應(yīng)的光敏元件將360°的面向角測量范圍細(xì)化，從而使得面向角的測量精度更高；此外，二維位置探測器(11)是現(xiàn)成的集成模塊，基于二維位置探測器(11)制作面向角探測器時，制作工藝簡單。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及非開挖工程施工技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種定向鉆頭的面向角測量裝置。

背景技術(shù)

定向鉆頭鉆進技術(shù)是我國進幾年來發(fā)展最快的施工技術(shù)之一，具有鋪管精度高、施工場地需求簡單等特點，在鋪設(shè)電力、通信、煤氣和自來水管線等地下工程建設(shè)中得到了廣泛的應(yīng)用。

鉆頭的跟蹤與導(dǎo)向是定向鉆進的關(guān)鍵技術(shù)之一，為了控制鉆頭按照預(yù)期的軌跡鉆進，需要了解鉆頭的隨鉆姿態(tài)信息，鉆頭的隨鉆姿態(tài)信息包括傾斜角、方位角、面向角和內(nèi)部器件溫度。

目前，在相關(guān)技術(shù)中，已經(jīng)提出了通過光電式面向角傳感器，或者在光電式面向角傳感器的基礎(chǔ)上設(shè)計的光電滾珠式面向角傳感器，來測量定向鉆頭的面向角。

然而，現(xiàn)有技術(shù)中提出的光電式面向角傳感器和光電滾珠式面向角傳感器的制作工藝都比較復(fù)雜，而且響應(yīng)速度較慢，測量精度也不高。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于提出一種工藝簡單，響應(yīng)速度較快，測量精度較高的面向角測量裝置。

本實用新型解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是：

一種定向鉆頭的面向角測量裝置，包括鉆頭、與鉆頭固定連接的鉆桿、設(shè)在鉆桿內(nèi)部空腔中的軸模塊、可運動的設(shè)在軸模塊上并沿鉆桿內(nèi)部空腔的軸向發(fā)射光信號的光源發(fā)射模塊、用于接收從光源發(fā)射模塊發(fā)射的光信號并根據(jù)不同位置接收到的光信號產(chǎn)生對應(yīng)的電信號的二維位置探測器、根據(jù)電信號計算面向角并輸出面向角計算結(jié)果的測量模塊，二維位置探測器、測量模塊均固定設(shè)在鉆桿內(nèi)部空腔中，二維位置探測器與測量模塊連接。

由于當(dāng)鉆頭轉(zhuǎn)動時，與鉆頭連接的鉆桿帶動軸模塊、二維位置探測器和測量模塊一起同步轉(zhuǎn)動，而光源發(fā)射模塊始終保持在固定的位置，使得光源發(fā)射模塊沿鉆桿內(nèi)部空腔的軸向穩(wěn)定地發(fā)射光信號，光信號射在二維位置探測器上形成圓形光圈。其中，光圈上的不同位置分布著若干不同的光敏元件，由于二維位置探測器上的光敏元件的響應(yīng)速度較快，并且不同光敏元件對應(yīng)不同的面向角，因此，當(dāng)光敏元件接收到光信號后，可以將光信號快速地轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的電信號，然后二維位置探測器將電信號傳輸至測量模塊，測量模塊計算面向角并發(fā)送計算結(jié)果。另外，由于光敏元件的規(guī)格比較小，二維位置探測器上與圓形光圈對應(yīng)的位置上分布的光敏元件的數(shù)量的較多，從而使得面向角的測量精度更高，而且，二維位置探測器是現(xiàn)成的集成模塊，基于二維位置探測器制作面向角探測器時，簡化了制作工藝。

作為優(yōu)選，軸模塊包括軸底座、軸、可運動的設(shè)在軸上并用于帶動光源發(fā)射模塊的轉(zhuǎn)動機構(gòu)，軸底座固定設(shè)在鉆桿內(nèi)部空腔中，軸固定設(shè)在軸底座的中心，轉(zhuǎn)動機構(gòu)可運動的設(shè)在軸上。其中，軸底座、軸和圓環(huán)形成的組合結(jié)構(gòu)用于支撐光源發(fā)射模塊，而圓環(huán)在軸上可以發(fā)生運動是為了使光源發(fā)射模塊在自身重力的作用下始終保持在軸的下方，從而實現(xiàn)光源發(fā)射模塊穩(wěn)定地發(fā)射光信號。

作為優(yōu)選，轉(zhuǎn)動機構(gòu)包括可運動的套在軸上并用于帶動光源發(fā)射模塊的圓環(huán)，用于固定圓環(huán)的第一擋板和第二擋板，第一擋板和第二擋板均固定在軸上。在圓環(huán)直接套在軸上的情況下，為了保證圓環(huán)不沿鉆桿內(nèi)部空腔的軸線發(fā)生前后滑動，可以在軸上固定擋板并與圓環(huán)相貼，其中，第一擋板和第二擋板分別用于防止圓環(huán)沿鉆桿內(nèi)部空腔的軸線向后滑動和向前滑動。