Свердловинний термометричний перетворювач

Реферат: Винахід належить до техніки термометрії і може бути використаний у геофізичних дослідженнях, а саме для дистанційного виміру температури з метою прогнозування геодинамічних і техногенних катастроф. Свердловинний термометричний перетворювач для дистанційного виміру температури, містить корпус з різьбою, виконаний з металу або твердого сплаву, ущільнювальне кільце з неметалевого матеріалу, кришку, герметичний кварцовий термодавач, автогенератор на цифровій інтегральній схемі, болт, шайбу, втулку, друковану плату, скобу та гвинти. Дно корпуса виконано тоншим за стінку, і в дні корпуса виконані потовщення для гвинтів. Герметичний кварцовий термодавач закріплений до дна корпуса з притиском за допомогою скоби та гвинтів. Кришка виконана з металу або твердого сплаву у вигляді гайки, а між кришкою і корпусом встановлене неметалеве ущілювальне кільце, втулка, виконана з неметалевого матеріалу, шайба та болт, виконаний з металу або твердого сплаву, послідовно встановлені в гнізді кришки і разом з кришкою містять отвори однакового діаметра з утворенням концентричного наскрізного отвору до внутрішньої порожнини, утвореної корпусом UA 111484 C2 (12) UA 111484 C2 та кришкою. В утворений отвір вставлений кабель, що електрично з′єднаний з автогенератором, встановленим на розташованій у внутрішній порожнині перетворювача друкованій платі і зв′язаним з кварцовим термодавачем, при цьому кабель ущільнено болтом. Технічним результатом винаходу є підвищення точності, надійності та оперативності моніторингу температурного режиму у геосередовищі. UA 111484 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до техніки термометрії і може бути використаний у геофізичних дослідженнях, а саме для дистанційного виміру температури з метою прогнозування геодинамічних і техногенних катастроф. У даний час відомо, що значні і відносно швидкі зміни температури у геосередовищі слугують індикатором його активності. Тому актуально забезпечити з підвищеною точністю надійний і оперативний моніторинг температурного режиму в ньому. Відомі різноманітні теплові перетворювачі для виміру температури в свердловинах. Найбільше застосування знайшли термометри опору [Геофизические методы исследования скважин. Справочник геофизика. Под ред., В.М. Запорожца. - М.: Недра, 1983, с. 591.], в яких чутливим елементом, що реагує на зміну температури, є терморезистор. Їх недоліком є складність конструкції і недостатня точність виміру температури. Найближчим до запропонованого винаходу за технічною суттю і досягненням результату є відомий п'єзоелектричний перетворювач [Артемьев В.Я., Дудин Е.И., Старосельцева Е.А., Шагаева Е.Л. Измерительный преобразователь "Температура-частота" на микросхеме с кварцевым термочувствительным резонатором. "Известия вузов Прибостроение", 1974, т. XVII, № 12, с. 9-12.], що містить генератор на цифровій інтегральній схемі, кварцовий термочутливий резонатор, узгоджуючий вихідний каскад на транзисторі. До його переваг можна віднести те, що його резонансна частота залежить від температури, що дозволяє створити на цій основі термоперетворювачі [Малов В.В. Пьезорезонансные датчики. - М.: Энергия. - 1978. - 248 с.] з природним вихідним сигналом у вигляді частоти електричних коливань. В той же час п'єзоелектричним перетворювачам властиві і недоліки. Так, кварцовий термочутливий резонатор є негерметичний, в ньому недостатній діапазон для виміру температури, присутня нелінійність температурно-частотної характеристики. Наведені недоліки обмежують область використання і знижують точність виміру температури. В основу винаходу поставлена задача підвищення точності виміру температури у свердловинах шляхом створення нової конструкції термометричного перетворювача, в якій не було б цих недоліків. Поставлена задача вирішується тим, що створена нова герметична конструкція термометричного перетворювача, корпус якої виготовлений з теплопровідного матеріалу і з мінімальною товщиною дна, що зменшує теплову інерційність. Згідно з винаходом, у корпусі термометричного перетворювача встановлено герметичний кварцовий термодавач, який для забезпечення ідеального термомеханічного контакту закріплений з притиском до дна, та друковану плату, на якій розміщені елементи автогенератора на цифровій інтегральній схемі. Саме створення такої конструкції термометричного перетворювача підвищує точність виміру температури у свердловинах. Суть винаходу пояснюється кресленням, де схематично зображено термометричний перетворювач, який складається: корпус 1, скоба 2, гвинт 3, герметичний кварцовий термодавач 4, друкована плата 5 з цифровою інтегральною схемою, виконана у вигляді гайки кришка 6, кільце 7, болт 8, шайба 9 і втулка 10. Монтаж термометричного перетворювача виконується таким чином: до дна корпусу 1 кріпиться з притиском скобою 2 і гвинтами 3 герметичний кварцовий термодавач 4; встановлюється змонтована з кабелем друкована плата 5; кришкою 6 затискається ущільнювальне кільце 7; встановлюється втулка 10, шайба 9 і ущільнюється болтом 8 кабель. Принцип дії термометричного перетворювача пояснюється наступним. Під дією вимірюваної температури Т у кварцовому термодавачі змінюється резонансна частота F його п'єзорезонатора, що характеризується коефіцієнтом термочутливості К, який визначений у двох реперних точках. Збудження п'єзорезонатора здійснюється в режимі автоколивань. Оскільки зміна частоти пропорційна вимірюваній температурі, то для виміру частоти автогенератора на виході його електричної схеми приєднаний цифровий частотомір-хронометр. Використана схема автогенератора дозволяє найбільш просто здійснювати високоточне перетворювання температури керованим п'єзорезонатором у частоту вихідного сигналу. Обчислення температури здійснюється за формулою: F  F0 T K , де F0 - частота п'єзорезонатора у реперній точці 0 °C. Використання запропонованої нової герметичної конструкції термометричного перетворювача у геофізичних дослідженнях дозволить витримувати тиск води на неї у свердловинах на достатньо великих глибинах і застосовувати типові кварцові термодавачі та цифрові інтегральні схеми, що зменшить її вартість. 1 UA 111484 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 15 Свердловинний термометричний перетворювач для дистанційного виміру температури, що містить корпус з різьбою, виконаний з металу або твердого сплаву, ущільнювальне кільце з неметалевого матеріалу, кришку, герметичний кварцовий термодавач та автогенератор на цифровій інтегральній схемі, який відрізняється тим, що додатково містить болт, шайбу, втулку, друковану плату, скобу та гвинти, при цьому дно корпуса виконано тоншим за стінку, і в дні корпуса виконані потовщення для гвинтів; герметичний кварцовий термодавач закріплений до дна корпуса з притиском за допомогою скоби та гвинтів, кришка виконана з металу або твердого сплаву у вигляді гайки, а між кришкою і корпусом встановлене неметалеве ущілювальне кільце, в гнізді кришки послідовно встановлені втулка, виконана з неметалевого матеріалу, шайба та болт, виконаний з металу або твердого сплаву, які разом з кришкою містять отвори однакового діаметра з утворенням концентричного наскрізного отвору до внутрішньої порожнини, утвореної корпусом та кришкою; в утворений отвір вставлений кабель, що електрично з'єднаний з автогенератором, встановленим на розташованій у внутрішній порожнині перетворювача друкованій платі і зв'язаним з кварцовим термодавачем, при цьому кабель ущільнено болтом. Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2