Спосіб настроювання інклінометра

Спосіб настроювання інклінометра, що включає встановлення інклінометра уздовж заданих напрямків у робочому діапазоні температур, визначення параметрів невиставлення осей чутливості первинних вимірників, вимірювання проекцій в осях чутливості первинних вимірників, обчислення проекцій в осях системи координат інклінометра, який відрізняється тим, що інклінометр віссю симетрії встановлюють уздовж довільних, але заздалегідь вибраних напрямків, число яких не менше дво х, і послідовно задають вимірювальні положення шляхом обертання приладу навколо осі симетрії на фіксовані кути з числом різних значень кутів повороту не менше двох на кожному напрямку, параметри ж невиставлення осей чутливості 3 3265 4 №2085852, кл. G01С25/00, 9/00, 1997 [2], відповідтемператур, визначення параметрів невиставленно до якого виконують послідовне установлення ня осей чутливості первинних вимірників, вимір кожної осі системи координат, пов'язаної з інкліпроекцій в осях чутли вості первинних вимірників, нометром, спочатку уздовж одного вимірюваного обчислення проекції в осях системи координат вектора, а потім уздовж другого вимірюваного векінклінометра, а також припускає проведення додатора, визначають параметри невиставлення осей ткових операцій у порівнянні з прототипом, а саме: чутливості первинних вимірників, вимірюють прое1) інклінометр віссю симетрії встановлюють узкції в осях чутливості первинних вимірників, обчидовж довільних, але заздалегідь обраних напрямслюють проекції в осях системи координат інкліків, число яких не менше двох, і послідовно заданометра з урахуванням виправлень, що усувають ють вимірювальні положення шляхом обертання похибки, викликані перекосами осей чутливості приладу навколо осі симетрії під фіксованими купервинних вимірників. тами з числом різних значень кутів повороту не Недоліком такого способу є обов'язкова наявменше двох на кожнім напрямку; 2) визначають ність попереднього калібрування осей чутливості параметри невиставлення осей чутливості разом з для усунення розходжень у коефіцієнтах передачі каліброваними параметрами чуттєви х елементів і первинних вимірників, попередньої додаткової параметрами впливу магнітних полів-перешкод і перевірки відсутності взаємного впливу (відсутвзаємного впливу первинних вимірників магнітного ність зв'язків, кореляцій) між вимірювальними осяполя; 3) інклінометр установлюють послідовно ми, неврахування постійних складових у вихідних віссю симетрії уздовж довільно заданих двох насигналах первинних вимірників (незалежних від прямків; 4) визначають зміну розрахункових знаорієнтації осі чутливості) і зміни коефіцієнтів печень в осях системи координат інклінометра в роредачі перетворювачів у робочому діапазоні бочому діапазоні температур; 5) обчислюють температур. проекції ui(i=x,y,z) вектора прискорення сили тяМета корисної моделі - спрощення процесу жіння, а також вектора напруженості магнітного настроювання і підвищення точності інклінометра поля в осях системи координат інклінометра по за рахунок усунення помилок у ви хідних сигналах, вимірах Ux, Uy, Uz в осях чутливості первинних викликаних: вимірників і температури t усередині інклінометра - нерівністю коефіцієнтів передачі і наявністю ui = K( t )~i + ui0 (t ) , u електричних нульових зміщень у ви хідних сигнаде K(t ) , ui0 (t ) - масштабний коефіцієнт і полах первинних вимірників; стійна складова розрахункових значень для пото- перекосами осей чутливості первинних вимічної температури, рників щодо осей системи координат інклінометра; ~ =k U +k U +k U +k , - дією постійних магнітних полів-перешкод в ui i1 x i2 y i3 z i0 зоні установлення перетворювачів магнітного де ki0 , k i1 , ki2 , ki3 - параметри, знайдені при поля; температурі настроювання інклінометра. - перехресними зв'язками між перетворювачаУ загальному вигляді вирази для проекцій ми магнітного поля; прискорення сили тяжіння і напруженості магнітно- зміною коефіцієнтів передачі і дрейфом нулів по каналах у робочому діапазоні температур ексго поля Землі у взаємно перпендикулярних осях інклінометра мають вигляд плуатації приладу. ~ Пропонований спосіб настроювання інкліномеéaxc ù é f11 f12 f13 ù é A x ù éax 0 ù тра припускає деякі умови: ê~ ú ê úê ú ê ú êayc ú = ê f21 f22 f23 ú ê A y ú + êay 0 ú, (1) - настроювання приладу виконується в примі~ ú êf êa щенні, де відсутні магнітні поля-перешкоди, а темûë û ë û ë zc û ë 31 f32 f33 ú ê Az ú êaz 0 ú пература в приміщенні вважається незмінною про~ ù ém é rxc 11 m12 m13 ù éRx ù é rx 0 ù тягом настроювання приладу; ê~ ú ê ryc ú = êm21 m22 m23ú êRy ú + ê ry 0 ú, (2) - температура в приміщенні, при якій виконуê úê ú ê ú ється настроювання приладу, входить у діапазон ê~ ú êm31 m32 m33 ú êRz ú ê rz0 ú ûë û ë û ë rzc û ë робочих температур інклінометра; ~ , ~ , ~ і ~ , ~ , ~ де компоненти a xc a yc azc rxc ryc rzc передбачається наявність похилоповоротного столу з можливістю установлення й проекції прискорення сили тяжіння і напруженості утримання інклінометра в будь-якому довільному магнітного поля Землі у взаємно перпендикуляркуті вертикалі й під апсидальним кутом; них осях системи координат oxc y cz c , зв'язаної з - точність задания кутів установлення приінклінометром, при температурі настроювання. ладу вища, ніж вимоги по точності виміру кутів Вони розраховуються по вихідних сигналах компоприладом; нентних датчиків прискорення A x , A y , A z , ком- у процесі нагрівання й охолодження інклінометра в робочому діапазоні температур прилад не понентних перетворювачів магнітного поля Rx , змінює свого просторового положення. Мета корисної моделі досягається тим, що Ry , Rz і поправках спосіб настроювання інклінометра на базі трикооfij(i, j = рдинатного вимірника прискорення сили тяжіння і = 1... 3... 3 ),a x0 , a y0, a z0 ,mij(i, j 1 ... 3), rx0 , ry0 , rz0 , трикоординатного вимірника напруженості магнітщо вра ховують реальні характеристики датчиків ного поля включає відомі операції, такі ж, як і в (нерівність коефіцієнтів передачі і наявність елекпрототипі, а саме: установлення інклінометра узтричних нульових зміщень у вихідних сигналах, довж заданих напрямків у робочому діапазоні перекоси осей чутливості первинних вимірників 5 3265 6 щодо корпусів і кріплень), геометричні похибки де їхньої установки в кутомірний модуль (перекоси é~ ù é m11 m12 m13 ù éRx ù é rx 0 ù rxc місць кріплення первинних вимірників щодо наê~ ú ê úê ú ê ú прямків системи координат інклінометра ê ryc ú = êm21 m22 m23ú êRy ú + ê ry 0 ú, ê~ ú êm31 m32 m33 ú êRz ú ê rz0 ú oxc y cz c ), вплив магнітних полів-перешкод на пеûë û ë û ë rzc û ë Обчислені значення компонентів використоретворювачі магнітного поля і взаємний вплив вуються для розрахунку кутів орієнтації свердломагнітних перетворювачів. вини чи приладу по відомих залежностях. З метою Значення проекцій прискорення сили тяжіння у контролю працездатності приладу і контролю віровзаємно перпендикулярних осях інклінометра гідності результатів виміру, паралельно з обчисoxc y cz c робочому діапазоні температур можна ленням кутів орієнтації наземним устаткуванням представити як обчислюються модулі векторів і кут між ними (маг0 0 ù é ~xc ù é ax0( t )ù a éaxc ù é k x (t ) нітний нахил - величина відома для району ексê ú êa ú = ê 0 плуатації) [1]. k y (t ) 0 ú ê ~yc ú + ê ay0( t )ú, (3) a ê yc ú ê ú ê ú Величина виправлень індивідуальна для êazc ú ê 0 ú ê ~zc ú ê az0( t )ú 0 k z ( t )û ë a û ë ë û ë û кожного приладу і визначається наступними де: факторами. é~xc ù é f11 f12 f13 ù é A x ù éax 0 ù Нехай система координат oxc y cz c , вісь ozc a ê~ ú ê якої спрямована по осі симетрії інклінометра, а дві ayc ú = ê f21 f22 f23 ú ê A y ú + êay 0 ú, ê úê ú ê ú інші лежать у площині, перпендикулярній до осі ê~ ú ê f31 f32 f33 ú ê Az ú êaz 0 ú ûë û ë û ë azc û ë симетрії, є базовою (будівельною) системою приa k x ( t ) , k y ( t ) , k z (t ) , ax0 (t ) , a y0 (t ) , az0( t ) ладу, по осях якої і повинні бути закріплені осі чутливості первинних вимірників; акселерометрів і коефіцієнти перетворення і нульові зміщення камагнітометрів. налів перетворення прискорення, що запам'ятоОскільки поворот датчика навколо осі чутливуються чи представляються аналітично як функції вості не приводить до спотворення сигналу, задатемператури. мо двома кутами a і b можливу орієнтацію осі Проекції напруженості магнітного поля Землі, чутливості кожного компонентного вимірника щодо що обчислюються по вимірах феромодуляційних перетворювачів (ферозондів) з відпаленими персистеми координат oxc y cz c . малоєвими осердями, практично не мають дрейфу На фігурі показана можлива орієнтація осей при дії температур (0...200°С) і не потребують кочутливості первинних вимірників щодо базової рекції. При вимірах напруженості магнітного поля системи координат, що враховує геометричні поперетворювачами, що мають дрейф вихідного грішності виготовлення посадкових місць під персигналу в діапазоні температур експлуатації, обвинні вимірники і невідповідність напрямку осей числення проводяться за аналогією з залежностящодо корпусів вимірників. Вирази для вихідних ми (3), а саме сигналів акселерометрів A x , A y , A z , що врахо0 0 ù é~ ù érx0(t )ù rxc érxc ù ékrx (t ) вують ці перекоси осей чутливості щодо базової ê ú êr ú = ê 0 kry( t) 0 ú ê~ ú + êry0(t )ú, (3’) системи координат, а також індивідуальність коеê yc ú ê ú ryc ê ú êrzc ú ê 0 0 krz(t )ú ê~ ú êrz0(t )ú фіцієнтів передачі Kax , Kay , Kaz і нульових сигë û ë û ë rzc û ë û налів A x0 , A y0 , Az0 , мають вигляд é A x ù éK ax 0 0 ù écos a ax cos bax sinbax êA ú = ê 0 K ay 0 úê - sinbay cos a ay cos b ay ê yú ê úê êA z ú ê 0 0 K az ú ê sinb az - sina az cos baz ë û ë ûë де axc , a yc , azc - проекції прискорення сили тяжіння, що діють по осях системи координат інклінометра oxc y cz c . é A x ù éK ax 0 0 ùé 1 êA ú = ê 0 K ay 0 ú ê - bay yú ê ê úê êA z ú ê 0 0 K az ú ê baz ë û ë ûë Система рівнянь вирішується відносно невідомих проекцій прискорення сили тяжіння по - sina ax cosb ax ù éaxc ù é A x0 ù sina ay cos bay ú êayc ú + ê A y0 ú úê ú ê ú cos aaz cos baz ú êazc ú ê A z0 ú ûë û ë û Оскільки на практиці кути a і b