用于鉆孔地形變測(cè)量的鉆孔形變儀的遠(yuǎn)程校準(zhǔn)裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種用于鉆孔地形變測(cè)量的鉆孔形變儀的遠(yuǎn)程校準(zhǔn)裝置，該裝置包括：微位移裝置，設(shè)有能移動(dòng)的位移驅(qū)動(dòng)部，位移驅(qū)動(dòng)部與鉆孔應(yīng)變儀的三極差動(dòng)電容式微位移傳感器中間的測(cè)量極板連接，能移動(dòng)測(cè)量極板；校準(zhǔn)裝置，安裝于三極差動(dòng)電容式微位移傳感器的測(cè)量極板一側(cè)，能檢測(cè)測(cè)量極板的位移變化量；標(biāo)定校準(zhǔn)控制裝置，分別與微位移裝置和校準(zhǔn)裝置通信連接，能將接收的校準(zhǔn)裝置檢測(cè)到的測(cè)量極板的位移變化量向處于遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)處理終端發(fā)送；以及將數(shù)據(jù)處理終端發(fā)來的移位控制信號(hào)向微位移裝置傳送，以根據(jù)移位控制信號(hào)控制微位移裝置的位移驅(qū)動(dòng)部移動(dòng)三極差動(dòng)電容式微位移傳感器的測(cè)量極板。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便了鉆孔形變儀的遠(yuǎn)程標(biāo)定與校準(zhǔn)。
【專利說明】用于鉆孔地形變測(cè)量的鉆孔形變儀的遠(yuǎn)程校準(zhǔn)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及鉆孔應(yīng)變儀的標(biāo)定校準(zhǔn)領(lǐng)域，特別是涉及一種能用于鉆孔地形變測(cè)量中方便線性標(biāo)定校準(zhǔn)的鉆孔形變儀的遠(yuǎn)程校準(zhǔn)裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]在鉆孔地形變測(cè)量中，通常測(cè)量探頭會(huì)采用水泥耦合的方式和巖石耦合，一旦探頭下井安裝，就無法取出。在長(zhǎng)達(dá)十多年的工作中，井下儀器的傳感器以及電子測(cè)量系統(tǒng)都會(huì)隨著工作環(huán)境、工作年限等因素發(fā)生微小的變化。而傳感器性能的變化，直接影響觀測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量。因此，地震儀器行業(yè)規(guī)范要求入網(wǎng)井下儀器要具有井下物理靜態(tài)標(biāo)定能力，能對(duì)井下儀器定期標(biāo)定，了解其工作性能。目前鉆孔地形變觀測(cè)儀器采用的是以壓電陶瓷為核心的標(biāo)定機(jī)構(gòu)，能標(biāo)定儀器格值，無法實(shí)現(xiàn)線性標(biāo)定及校準(zhǔn)。要實(shí)現(xiàn)鉆孔地形變測(cè)量的校準(zhǔn)，就要求能在下井探頭上安裝對(duì)鉆孔地形變測(cè)量的校準(zhǔn)裝置，而當(dāng)前的校準(zhǔn)裝置由于體積大，無法和傳感器配合不能安裝在井下探頭上，并且由于驅(qū)動(dòng)控制協(xié)議不一致，難以直接應(yīng)用于鉆孔地形變測(cè)量中，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程校準(zhǔn)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種用于鉆孔地形變測(cè)量的鉆孔形變儀的遠(yuǎn)程校準(zhǔn)裝置，能方便與鉆孔應(yīng)變儀的傳感器配合安裝在井下探頭上，并方便與遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)處理終端配合實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程線性標(biāo)定與校準(zhǔn)，從而解決現(xiàn)有用于鉆孔地形變測(cè)量的鉆孔應(yīng)變儀只能井下靜態(tài)標(biāo)定，難以實(shí)現(xiàn)方便的遠(yuǎn)程線性標(biāo)定及校準(zhǔn)的問題。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種用于鉆孔地形變測(cè)量的鉆孔形變儀的遠(yuǎn)程校準(zhǔn)裝置，包括:
[0005]微位移裝置，設(shè)有能移動(dòng)的位移驅(qū)動(dòng)部，所述位移驅(qū)動(dòng)部與所述鉆孔應(yīng)變儀的三極差動(dòng)電容式微位移傳感器中間的測(cè)量極板連接，能移動(dòng)所述測(cè)量極板；
[0006]校準(zhǔn)裝置，安裝于所述三極差動(dòng)電容式微位移傳感器的測(cè)量極板一側(cè)，能檢測(cè)所述測(cè)量極板的位移變化量；
[0007]標(biāo)定校準(zhǔn)控制裝置，分別與所述微位移裝置和所述校準(zhǔn)裝置通信連接，能將接收的所述校準(zhǔn)裝置檢測(cè)到的所述測(cè)量極板的位移變化量向處于遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)處理終端發(fā)送；以及將所述數(shù)據(jù)處理終端發(fā)來的移位控制信號(hào)向所述微位移裝置傳送，以根據(jù)移位控制信號(hào)控制所述微位移裝置的位移驅(qū)動(dòng)部移動(dòng)所述三極差動(dòng)電容式微位移傳感器的測(cè)量極板。
[0008]本實(shí)用新型的有益效果為:通過能移動(dòng)鉆孔應(yīng)變儀的三極差動(dòng)電容式微位移傳感器中間的測(cè)量極板微位移裝置及能檢測(cè)所述測(cè)量極板的位移變化量的校準(zhǔn)裝置與標(biāo)定校準(zhǔn)控制裝置配合，能充分了解鉆孔應(yīng)變儀的三極差動(dòng)電容式微位移傳感器的工作狀態(tài)和性能，為觀測(cè)數(shù)據(jù)提供科學(xué)的基礎(chǔ)保障，實(shí)現(xiàn)了將現(xiàn)有的鉆孔應(yīng)變儀井下靜態(tài)標(biāo)定水平，提高至井下線性標(biāo)定及校準(zhǔn)水平。該裝置具有體積小，精度高，方便由遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)處理終端進(jìn)行遠(yuǎn)程控制的優(yōu)點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。
[0010]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的鉆孔應(yīng)變儀傳感器安裝結(jié)構(gòu)原理示意圖；
[0011]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的安裝于鉆孔應(yīng)變儀的遠(yuǎn)程校準(zhǔn)裝置示意圖；
[0012]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的遠(yuǎn)程控制裝置的微位移裝置的示意圖；
[0013]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的遠(yuǎn)程校準(zhǔn)裝置的微位移裝置的側(cè)視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0014]下面對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0015]圖2所示為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種用于鉆孔地形變測(cè)量的鉆孔形變儀的遠(yuǎn)程校準(zhǔn)裝置，主要用于對(duì)鉆孔形變儀的三極差動(dòng)電容式微位移傳感器校準(zhǔn)，包括:
[0016]微位移裝置5，設(shè)有能移動(dòng)的位移驅(qū)動(dòng)部51，位移驅(qū)動(dòng)部51與鉆孔應(yīng)變儀的三極差動(dòng)電容式微位移傳感器4 (三極差動(dòng)電容式微位移傳感器如圖1所示)的測(cè)量極板42連接，能移動(dòng)測(cè)量極板42 ；
[0017]校準(zhǔn)裝置6，安裝于三極差動(dòng)電容式微位移傳感器4的測(cè)量極板42 —側(cè)，能檢測(cè)測(cè)量極板42的位移變化量；
[0018]標(biāo)定校準(zhǔn)控制裝置7，分別與微位移裝置5和校準(zhǔn)裝置6通信連接，能將接收的校準(zhǔn)裝置6檢測(cè)到的測(cè)量極板42的位移變化量向處于遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)處理終端8發(fā)送；以及將數(shù)據(jù)處理終端8發(fā)來的移位控制信號(hào)向微位移裝置5傳送，以根據(jù)移位控制信號(hào)控制微位移裝置5的位移驅(qū)動(dòng)部51移動(dòng)三極差動(dòng)電容式微位移傳感器4的測(cè)量極板52。
[0019]上述遠(yuǎn)程校準(zhǔn)裝置中，微位移裝置5設(shè)置在鉆孔形變儀的傳遞桿2、3 —端。
[0020]上述遠(yuǎn)程校準(zhǔn)裝置中，微位移裝置5結(jié)構(gòu)如圖3、4所示，包括:平臺(tái)52、陶瓷馬達(dá)5、陶瓷運(yùn)動(dòng)副511 (該陶瓷運(yùn)動(dòng)副是指材質(zhì)采用抗磨損陶瓷的運(yùn)動(dòng)副)、滑塊513和導(dǎo)軌512 ;各部件均設(shè)置在平臺(tái)52上；滑塊設(shè)置在導(dǎo)軌上作為該微位移裝置的位移驅(qū)動(dòng)部511，滑塊513能沿導(dǎo)軌512直線移動(dòng)；陶瓷馬達(dá)5的動(dòng)力輸出端通過陶瓷運(yùn)動(dòng)副52與滑塊513連接，能驅(qū)動(dòng)滑塊513沿導(dǎo)軌512直線移位，測(cè)量極板42與滑塊513固定連接。該微位移機(jī)構(gòu)采用陶瓷馬達(dá)經(jīng)連接的陶瓷運(yùn)動(dòng)副直接獲得直線運(yùn)動(dòng)，避免了采用傳統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)，需要從旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)。這樣就減少了機(jī)構(gòu)的零部件及尺寸，為在狹小空間內(nèi)安裝提供了可行。再配以精密滑塊，能使測(cè)量極板42在一定空間內(nèi)精密運(yùn)動(dòng)。而且這個(gè)運(yùn)動(dòng)的量程不受精度的影響，是以陶瓷運(yùn)動(dòng)副52的長(zhǎng)度為約束的。很好解決了精度和量程相互矛盾的問題。當(dāng)然，最終的精度，可通過將分辨率5nm的光柵測(cè)量數(shù)據(jù)作為測(cè)量極板42的反饋信號(hào)，建立陶瓷馬達(dá)的閉環(huán)控制系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)lum的精度，其線性優(yōu)小于1%。
[0021]上述微位移裝置5中，陶瓷馬達(dá)5的動(dòng)力輸出端通過陶瓷運(yùn)動(dòng)副52與滑塊513連接具體是:陶瓷運(yùn)動(dòng)副52由能做橢圓運(yùn)動(dòng)的陶瓷觸足與能做直線運(yùn)動(dòng)的陶瓷條構(gòu)成，陶瓷觸足與陶瓷條相互接觸并能產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，陶瓷馬達(dá)的壓電響應(yīng)使陶瓷小觸足產(chǎn)生橢圓運(yùn)動(dòng)，陶瓷小觸足與陶瓷條直接接觸，由于摩擦力的作用，使陶瓷條做直線運(yùn)動(dòng)，而陶瓷條與滑塊連接，帶動(dòng)滑塊直線運(yùn)動(dòng)。
[0022]上述遠(yuǎn)程校準(zhǔn)裝置中，校準(zhǔn)裝置6采用分辨率不大于5nm的光柵校準(zhǔn)裝置。這種光柵校準(zhǔn)裝置可確保測(cè)量位移的精度。實(shí)際中，作為校準(zhǔn)裝置6的光柵校準(zhǔn)裝置可以安裝在安裝測(cè)量極板42的滑塊513的一側(cè)。
[0023]上述遠(yuǎn)程校準(zhǔn)裝置中，標(biāo)定校準(zhǔn)控制裝置7包括:單片機(jī)控制器71、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器72和現(xiàn)場(chǎng)總線模塊(圖中未示出)；其中，
[0024]單片機(jī)控制器71的串口與現(xiàn)場(chǎng)總線模塊電連接，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器72的一端與單片機(jī)控制器的1 口連接，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器72的另一端與微位移裝置5的控制端電連接。
[0025]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型校準(zhǔn)裝置作進(jìn)一步說明。
[0026]如圖1，圖2所示，應(yīng)用于鉆孔應(yīng)變儀的遠(yuǎn)程校準(zhǔn)裝置，主要是對(duì)三極差動(dòng)電容式微位移傳感器4校準(zhǔn)，包括標(biāo)定校準(zhǔn)控制裝置7、以陶瓷馬達(dá)為核心的微位移裝置5和以光柵為核心的校準(zhǔn)裝置6。
[0027]如圖1，鉆孔應(yīng)變儀采用三極差動(dòng)電容式微位移傳感器4，該傳感器的三塊平行極板41、42、43構(gòu)成兩個(gè)差動(dòng)變化的電容器，中間的極板為測(cè)量極板42。如圖1所示，三極差動(dòng)電容式微位移傳感器4通過傳遞桿2、3安裝在彈性鋼筒探頭壁I上，通過特種水泥和大地耦合。隨著探頭在地應(yīng)力作用下發(fā)生形變，三極差動(dòng)電容式微位移傳感器4的兩側(cè)極板41、43與中間測(cè)量極板42的間距dl，d2會(huì)相應(yīng)變化，其電容量便隨之變化，根據(jù)預(yù)先建立的形變與電容差動(dòng)變化的聯(lián)系，通過測(cè)量電容，即可監(jiān)測(cè)地形變。
[0028]如圖2，遠(yuǎn)程校準(zhǔn)裝置7以鉆孔應(yīng)變儀的三極差動(dòng)電容式微位移傳感器4為檢測(cè)校準(zhǔn)對(duì)象，通過將以陶瓷馬達(dá)為核心的微位移裝置5與三極差動(dòng)電容式微位移傳感器配合安裝，將三極差動(dòng)電容式微位移傳感器4的測(cè)量極板42 (即電容極板2)安裝在微位移裝置5上，具體安裝在微位移裝置5的位移驅(qū)動(dòng)部51，通過標(biāo)定校準(zhǔn)控制裝置7 (圖2中，71為單片機(jī)控制器，72為電機(jī)控制器)，接收處于遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)處理終端8的信號(hào)，能使三極差動(dòng)電容式微位移傳感器4的測(cè)量極板42 (即電容極板2)產(chǎn)生線性微位移，從而實(shí)現(xiàn)兩側(cè)極板41、43與中間測(cè)量極板42的間距dl，d2的變化，記錄鉆孔應(yīng)變儀9采集的三極差動(dòng)電容式微位移傳感器輸出電容量的變化數(shù)據(jù)，與以光柵為核心的校準(zhǔn)裝置6獲得測(cè)量極板42 (即電容極板2)的微位移變化數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)鉆孔應(yīng)變儀的遠(yuǎn)程線性標(biāo)定及校準(zhǔn)。
[0029]同時(shí)，該遠(yuǎn)程校準(zhǔn)裝置具有精度高(Ium)，線性優(yōu)(小于I % )，體積小，能實(shí)現(xiàn)探頭內(nèi)安裝使用的特點(diǎn)。
[0030]以上，僅為本實(shí)用新型較佳的【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本實(shí)用新型披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于鉆孔地形變測(cè)量的鉆孔形變儀的遠(yuǎn)程校準(zhǔn)裝置，其特征在于，包括: 微位移裝置，設(shè)有能移動(dòng)的位移驅(qū)動(dòng)部，所述位移驅(qū)動(dòng)部與鉆孔應(yīng)變儀的三極差動(dòng)電容式微位移傳感器中間的測(cè)量極板連接，能移動(dòng)所述測(cè)量極板； 校準(zhǔn)裝置，安裝于所述三極差動(dòng)電容式微位移傳感器的所述測(cè)量極板一側(cè)，能檢測(cè)所述測(cè)量極板的位移變化量； 標(biāo)定校準(zhǔn)控制裝置，分別與所述微位移裝置和所述校準(zhǔn)裝置通信連接，能將接收的所述校準(zhǔn)裝置檢測(cè)到的所述測(cè)量極板的位移變化量向處于遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)處理終端發(fā)送；以及將所述數(shù)據(jù)處理終端發(fā)來的移位控制信號(hào)向所述微位移裝置傳送，以根據(jù)移位控制信號(hào)控制所述微位移裝置的位移驅(qū)動(dòng)部移動(dòng)所述三極差動(dòng)電容式微位移傳感器的測(cè)量極板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的用于鉆孔地形變測(cè)量的鉆孔形變儀的遠(yuǎn)程校準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述微位移裝置設(shè)置在所述鉆孔形變儀的傳遞桿一端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的用于鉆孔地形變測(cè)量的鉆孔形變儀的遠(yuǎn)程校準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述微位移裝置包括:平臺(tái)、陶瓷馬達(dá)、陶瓷運(yùn)動(dòng)副、滑塊和導(dǎo)軌； 所述各部件均設(shè)置在所述平臺(tái)上； 所述滑塊設(shè)置在所述導(dǎo)軌上，所述滑塊能沿所述導(dǎo)軌直線移動(dòng)； 所述陶瓷馬達(dá)的動(dòng)力輸出端通過所述陶瓷運(yùn)動(dòng)副與所述滑塊連接，能驅(qū)動(dòng)所述滑塊沿所述導(dǎo)軌直線移位。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的用于鉆孔地形變測(cè)量的鉆孔形變儀的遠(yuǎn)程校準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述校準(zhǔn)裝置采用分辨率不大于5nm的光柵校準(zhǔn)裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的用于鉆孔地形變測(cè)量的鉆孔形變儀的遠(yuǎn)程校準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述標(biāo)定校準(zhǔn)控制裝置包括: 單片機(jī)控制器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和現(xiàn)場(chǎng)總線模塊；其中， 所述單片機(jī)控制器的串口與現(xiàn)場(chǎng)總線模塊電連接，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的一端與單片機(jī)控制器的1 口連接，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的另一端與所述微位移裝置的控制端電連接。
【文檔編號(hào)】G01B7/16GK204064231SQ201420403443
【公開日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2014年7月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月21日
【發(fā)明者】吳立恒, 李濤, 熊玉珍, 陳征, 李宏 申請(qǐng)人:中國地震局地殼應(yīng)力研究所