用于测量对象的速度和旋转方向的小型设备制造技术

本发明专利技术涉及一种用于测量靠近其放置的对象（３）的速度和旋转方向的设备。它包括：磁检测设备（２），用于响应产生磁场变化的对象（３）的旋转来传送表示其速度及其旋转方向的信号，导体（４），用于与电源相连以便至少向磁检测设备（２）提供电流，电流接收装置（６），设置在磁检测设备（２）和导体（４）之间，用于根据来自于磁检测设备（２）的信号调制在导体（４）中流经的电流（Ｉｏｕｔ），所述调制电流（Ｉｏｕｔ）反映对象（３）的速度和旋转方向。尤其在石油工业中特别适用。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于测量对象(3)的速度以及旋转方向的小型设备。所述设备适用于在恶劣的环境中操作，所述环境例如为在高压下，在高温下并且面对腐蚀性流体。本申请特别适用于石油、核、机器人和汽车方面等。在石油方面，可以进行碳氢化合物生产井的监督。为了做到这一点，人们依照尽可能精确的方式来设法获得一定量的数据，所述数据涉及流入井中的多种液体。这种数据是说明液体的属性、流速和不同时期的比例的例子。在汽车方面，人们例如可以试图找出车轮的速度和旋转方向以便确定是否激活车轮的防抱死制动系统。
技术介绍
现在我们返回到石油方面。在碳氢化合物生产井中，人们总是面临由石油、煤气和水形成的三态流体。这种流体状态不具有相同的密度，不以相同速度移动，不以相同的比例存在，并且不进入井的相同位置。在所述流体中，液体的不同状态的分布根据该井是垂直的、倾斜的还是水平的而各不相同。实际上，因为在流体的不同状态的密度方面有所不同，故而所述状态随着井倾斜度的增加而渐进地出现分层。在倾斜乃至水平的井的同一部分中，人们可能会碰到以不同速度且并非始终沿相同方向移动的多个状态。为了确定井中流体状态的属性以及它们的比例，人们可以使用光学传感器和/或电阻率传感器。人们还可以使用核能或者密度测定来进行确定。为了确定井中流体的速度和旋转方向，人们在井中提供了许多螺旋桨，其中每个螺旋桨试图被将其浸入其中的流体驱动而旋转。人们将这种螺旋桨与用于测量速度和旋转方向的设备组合在一起，由此能够获得这些参数值。最好是在没有任何接触的情况下进行组合，以避免瓦解螺旋桨的自由运动。由于有至少一个磁体与所述螺旋桨集成为一体，所以，其旋转将产生磁场变化，该磁场变化可以由一个或多个磁性传感器检测到。这个磁场变化可以表示螺旋桨的旋转速度和旋转方向。必须注意的另一限制在于用于测量速度和旋转方向的设备被提供有多个用于与外部连接并且尽可能的小的导体。实际上，用于测量速度和旋转方向的设备首先必须有能量，其次必须传送对应于其所执行测量的信号。可以将电源设置在表面上，或者设置在井中靠近所述测量设备的真空外壳中。用于处理测量设备传送的信号的设备也被设置在所述外壳中。人们还在所述外壳中设置用于处理由光学和/或电阻率传感器传送的信号的设备。在所述外壳中，具有不同于井中压力的压力，并且其大体上等于大气压力。必须为所述导体提供真空密封的通道，以便用于将所述传感器和用于测量速度和旋转方向的设备连接到处理设备和电源。形成这些真空密封的通道始终是难处理的，并且因为会弄乱它们而且为了不产生漏气而最好不要增加它们的数量。在核应用中，如果将所述测量设备置于放射性的外壳内，那么人们还需要使与所述测量设备组合在一起的导体的数目最小。能够测量速度和/或旋转方向的几种磁运动传感器是可以购买到的。对于所述传感器的工作原理不作详细叙述，无论它们是霍尔效应传感器、磁阻传感器还是超大磁阻传感器，都可以将它们归为两个主要的种类。第一种涵概线性型传感器。此类传感器包括至少一个敏感部分，该部分易感受磁场的强度。其输出端以相对低的电压传送模拟信号。所述信号与磁场的强度成正比。此类传感器传统上与用于处理所述信号的电路相连。所述电路相当复杂，它包括放大器、比较器、集成电源以及电压控制电路，以此来提供适当的信号。为了更加小型化，这种复杂的电路必须采取特殊集成电路的形式，其缩写为ASIC(Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路)，这样极大地增加了开发成本并且当其只能少量制造时增加了部件的成本价格。附加于此类设备的导体数目最少是三个，但是传统上存在更多。第二种涵概数字(或者全部或全无)类型的传感器。这些成批生产的传感器包括至少一个敏感部分以及传送数字信息的电子电路。当它们检测到某个磁场阈值时，它们传送一信号。在我们自己没有涉及它们温度性能的情况下(这并不总是最佳的)，此类速度传感器经常无法检测方向，并且当它们允许检测方向时，它们具有至少四个导体。此外，如果转速很低，那么速度测量的分辩率不是很好，当人们将一个对象和单个磁体组合在一起时，那么所传送的信号通常包括所述对象每旋转一次两个脉冲。如果人们要使用更多的磁体，那么他往往增加了对象在旋转方面的复杂性，这并不总是可能的，并且因为磁场线路从一个磁体到另一磁体闭合，从而使得人们往往必须使对象的传感器在旋转过程中彼此靠得更近。
技术实现思路
本专利技术的具体目的在于提供一种用于测量对象的速度和旋转方向的设备，由此本专利技术不具有上述缺点。本专利技术致力于一种用于测量对象的速度和旋转方向的设备，尤其是小型设备，该设备适用于在恶劣的环境下操作，并且本专利技术具有尽可能最少的导体数目，所述导体用于其电源和发送其传送的信息。所述设备必须在没有与对象沿运动方向接触的情况下操作。为了实现上述目的，本专利技术使用了一种由电流接收装置组合而成的磁检测设备，所述电流接收装置在磁测量设备的电源导体上建立对流经其中的电流的调制。依照将涉及所述对象的速度和旋转方向的信息都进行编码的方式来进行调制。由此，用于测量速度和旋转方向的设备所消耗的电流传达搜寻信息。更确切的说，本专利技术涉及一种用于测量一靠近其放置位置的对象的速度和旋转方向的设备。它包括一磁检测设备，用于响应产生磁场变化的对象的旋转传送表示其速度及其旋转方向的信号，一导体，试图与一电源相连以便至少向所述磁检测设备提供电流，一设置在磁检测设备和导体之间的电流接收装置，用于根据从磁检测设备发出的信号调制导体中流经的电流，所述调制电流反映对象的速度和旋转方向。所述电流接收装置可以包括至少一个由一电阻和一例如晶体管的换向元件形成的串联组件。调制电流的频率或者它所具有的转换次数反映所述对象的速度。它的形式反映所述对象的旋转方向。所述磁检测设备可以是传送两对相位彼此不同信号的线性传感器，所述信号与该对象的角位置相关。所述测量设备可以包括两个比较器，每个比较器的输入端接收一对信号，每个比较器的输出端经由串联组件的电阻与所述导体相连，两个电阻具有不同的值。在优选的结构中，每个比较器包括一个用于使所述电流接收装置换向的元件。所述调制电流可以当所述对象沿一个方向旋转时具有第一不对称形式，并且当所述对象沿另一个方向旋转时具有相同形式但是只能通过镜像看到。在另一结构中，所述磁检测设备是一数字传感器，用于传送表示速度的信号以及表示对象旋转方向的信号。所述调制电流可以当所述对象沿一个方向旋转时具有大于预定阈值的循环比，并且当所述对象沿另一个方向旋转时具有小于预定阈值的循环比。用于测量对象速度和旋转方向的设备可以包括两个比较器，每个比较器的输入端用于接收一对信号，包括用于编码对象的旋转方向的装置，其输入端与所述比较器的输出端相连，混合装置，其输入端与比较器的输出端相连并且与编码装置的输出端相连，所述混合装置的输出端用于传送反映对象的速度和旋转方向的唯一信号，所述唯一信号用于控制所述电流接收装置。用于对旋转方向编码的装置可以包括换路器D。用于测量对象速度和旋转方向的设备可以包括一混合装置，其输入端与磁检测设备相连并且其输出端用于传送反映对象的速度和旋转方向的唯一信号，所述唯一信号用于控制所述电流接收装置。所述混合装置可以通过基于逻辑门的电路而形成。所述磁检测设备、所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测量置于其附近的一对象（３）的速度和旋转方向的设备，其特征在于它包括：一磁检测设备（２），用于响应于产生磁场变化的对象（３）的旋转传送一表示其速度及旋转方向的信号，一导体（４），用于与电源相连以便至少向所述磁检测设备 （２）提供电流，一电流接收装置（６），设置在所述磁检测设备（２）和所述导体（４）之间，用于根据来自所述磁检测设备（２）的信号调制流经所述导体（４）的电流（Ｉｏｕｔ），所述调制电流（Ｉｏｕｔ）反映对象（３）的速度和旋转方向。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：玛丽安福尔，雅克塞林，伯纳德帕门蒂尔，
申请(专利权)人：施蓝姆伯格海外股份有限公司，
类型：发明
国别省市：PA[巴拿马]