专利名称：用于测量对象的速度和旋转方向的小型设备的制作方法
技术领域：
本发明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。
背景技术：
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。
发明内容
本发明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，由此本发明不具有上述缺点。本发明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，并且本发明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，本发明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，本发明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、所述导体和电流接收装置至少可以封装在由非磁性材料制成的外壳中，所述导体可从所述外壳的外部访问。
所述外壳可以由诸如钛或者不锈钢的金属制成。
所述磁检测设备与用于其电源的另一导体相连，所述另一导体限制在外壳范围内。
本发明还涉及一种用于获得流体中数据的磁系统，特别是用于碳氢化合物井，所述系统包括具有这种特性的测量设备，并且其中所述对象采取与至少一个磁体集成的无磁性螺旋桨的形式。
为了尽可能少地干扰浸入螺旋桨的流体，将所述螺旋桨和测量设备沿旋转轴置于彼此相同的线路中。
通过参照附图阅读给出的对实施例的描述，将会更加彻底地理解本发明，所述实施例纯粹是一种指示而不具有任何限制性，其中图1是依照本发明的用于测量速度和旋转方向的设备的第一实施例的电气图。
图2是可用于图1的磁检测设备的电气图。
图3是可用于图1的比较器的电气图。
图4A到4D是流入图1中用于测量速度和旋转方向的设备的导体的电流Iout的分量Is、Ivc1、Ivc2、Ivc的时序图，图4E给出了电流Iout的形状。
图5是依照本发明的用于测量速度和旋转方向的设备的第二实施例的电气图。
图6是可用于图1的混合装置的电气图。
图7A到7D是流入图5中用于测量速度和旋转方向的设备的电源导体的电流Iout的分量Is、Ivc的时序图，图7D给出了电流Iout的形状。
图8A是依照本发明的用于测量速度和旋转方向的设备的另一实施例的电气图。
图8B是可用于图8A的混合装置的电气图。
图9是依照本发明用于获得数据的磁系统的图示，包括图1中用于测量速度和旋转方向的设备的横截面。
在此后描述的不同附图中，相同、相似或等效物具有相同的参考标记，以便可以从一幅图很容易想到另一幅。
附图中所示的不同部分不必具有一致的标度，以便使得附图易于读懂。
具体实施例方式
我们将参照图1，图1示出了依照本发明的用于测量对象的速度和旋转方向的设备的电气图。此结构是本发明的优选结构，因为它特别简单、小型并且不贵。可以假定此用于测量速度和旋转方向的设备将要用于烃类提取领域，在该情况下，所述对象是与至少一个磁体集成在一起的一螺旋桨。
用于测量速度和旋转方向的设备包括无磁性金属屏蔽外壳1，其中包括磁检测设备2，用于传送表示与其合并的对象3的速度和旋转方向的信号，所述对象3同时可以在磁检测设备2附近旋转以产生磁场变化。当转速基本上恒定时，磁场变化是周期性的。
在我们的例子中，所述螺旋桨的参考数字标记是30和磁体的参考数字标记是31。此外壳1还可能用于连接到地线，正如稍后将看到的那样，在该情况下，它由导电材料形成。
为了工作，电流必须流经磁检测设备2。它试图经由电源导体4与电源(未示出)相连。与所述磁检测设备2相连的所述导体4可以从屏蔽外壳1的外部被访问。所述磁检测设备2还与用于其电源的另一导电体5相连。所述另一导体5还可以与用于返回电流的电源的第二端子(其通常是地线)相连，在该情况下，它像导体4一样从屏蔽外壳1引出。在特别感兴趣的实施例中，所述另一导体5限制在屏蔽外壳1的范围内，并且被置于与屏蔽外壳1的电触点，其通常是接地的。更确切的说，所述屏蔽外壳1被置于数据获取设备的主体中，并且置于与其的电触点中，而且它是与地线连接的设备的主体。这样，只有单个导体4被引出外壳1。
为了使由磁检测设备2所传送的信号可以在不增加引出用于测量对象速度和旋转方向的设备的导电体数目的情况下被访问，所述用于测量对象3的测量速度和旋转方向的设备包括电流接收装置6，该装置设置在磁检测设备2和导电体4之间。如果格式化之后合适，所述电流接收装置6从磁检测设备2接收信号，并且在电源导体4中利用来自所述磁检测设备的信号调制其中流通的电流的幅度。然后，在电源导体4中流经的电流传递与对象的速度和旋转方向有关的信息。
依照此实施例，所述磁检测设备2是线性传感器类型的磁致电阻效应传感器。它实际上是角位置传感器。它传送存在于旋转磁场和固定基准方向(例如在构成传感器的元件中流经的电流方向)之间的角位移α的信号。图2中示出了等效的图表。
为了能够检测两种信息，换言之，为了能够检测速度和旋转方向，需要两个敏感元件以传送例如π/2的异向信号。在所述实施例中，所述磁性传感器2包括第一敏感元件20和第二敏感元件21，其中，所述两个敏感元件均采用安装在桥中的四个磁致电阻元件来构成。所述第一敏感元件20的磁致电阻元件利用201到204来标记，第二敏感元件21的磁致电阻元件利用211到214来标记。所述元件的电阻随磁场强度函数的变化而变化。第一敏感元件20传送一对反相电压信号，一个与sinα成比例，另一个与sin(α-π)成比例。第二敏感元件21传送一对反相电压信号，一个与cosα成比例而另一个与cos(α-π)成比例。
两个敏感元件20、21是同一磁性传感器的一部分，这意味着它们具有类似的特征以及或多或少相同的温度表现。
除了使用相同磁性传感器的两个敏感元件，人们可以想象到使用两个不同的磁性传感器。这种结构不是十分有利，这是由于如果用于测量速度和旋转方向的设备在温度常有变化的环境中操作并且如果所述传感器具有不同的灵敏性，那么测量可能会有误，尤其是关于旋转方向的测量。
将每对电压信号施加到一比较器的输入端，所述比较器被标记为用于所述第一对信号的C1，和用于所述第二对信号的C2。
第一比较器C1的输出端经由第一校准电阻器R1连接到导电体4。第二比较器C2的输出端经由第二校准电阻器R2连接到电源导体4。
所述两个校准电阻器R1以及R2具有不同的值。人们例如可以选择R2＝2R1，其中，R1等于一千欧。阻抗值被挑选作为电流幅度调制的函数。
然而，其它值也是可能的。与校准电阻器R1以及R2相关联的比较器编码由角位置传感器3传送的信号。
所述比较器C1和C2是常规的集成比较器。比较器具有两个输出状态它传送高电平电压或者低电平电压，并且根据施加到其输入端的信号来执行此操作。图3中示出了常规比较器原理的简图。它包括作为输入级的由晶体管Q1和Q2形成的差动器对。根据晶体管Q1产生反向输入。根据晶体管Q2产生正相输入。所述差动器对被放置在两个电源接线端之间，其中，在一侧，由电流反射镜形成的源极包括晶体管Q6和Q7以及极化电阻R′，在另一侧，由电流反射镜形成的负载包括晶体管Q3和Q4。它包括由集电极开路晶体管Q5形成的输出级。所述晶体管Q5是一中断器晶体管。所述比较器的输出端位于晶体管Q5的集电极上。
在用于测量速度和旋转方向的设备中，此集电极因此经由校准电阻器R1、R2之一与导体4相连。所述校准电阻器R1和R2替代了传统上用在此类比较器的输出端并且通常具有10千欧左右值的下拉电阻。
现在我们回到所述比较器的操作。当施加到同相输入端的电压比施加到反向输入端的电压正得更多，那么晶体管Q5的基极电压下降并且晶体管Q5截止。比较器输出端的电压取高电平；它等于电源电压。当晶体管Q5截止时，下拉电阻将比较器的输出电压降低为电源电压。
当施加到同相输入端的电压比施加到反向输入端的电压正得较少时，那么晶体管Q5的基极电压增加并且晶体管Q5变得饱和。比较器的输出电压采用低电平。
图1中示出的比较器C1和C2于是可以分解为包括差动器对、负载和源极的输入块C10、C20，所述输入块后跟随有由晶体管Q5、即换向元件形成的输出级C11、C21。
然后，所述电流接收装置6由两个串联组件61、62形成，第一组件61包括比较器C1的输出级C11以及串联的电阻R1，第二组件62包括比较器C2的输出级C21以及串联的电阻R2。
所述电流接收装置6由施加到两个比较器C1、C2的输出级C11、C21的每个晶体管Q5的基极的电压来加以控制。
流经电源导体4的电流Iout可以分解为用于供应磁检测设备2和比较器C1、C2的电源电流Is、为电流接收装置6所吸收的电流Ivc，所述电流Ivc自身分解为被电流接收装置6的第一组件61所吸收的电流Ivc1以及被电流接收装置6的第二组件62所吸收的电流Ivc2。
图4A作为时间函数简要地示出了电流Is的形状，图4B示出了电流Icv1的形状而图4C示出了电流Icv2的形状。图4D示出了为电流接收装置6所吸收的电流Ivc，其是电流Ivc1和电流Ivc2的和。假定对象3沿一个方向做出一个旋转并且沿另一个方向做出一个旋转。
当驱动对象3进行旋转时，电源电流Is基本上总是恒定的。所述电流Ivc1、Ivc2有π/2的相位差，这是因为一个反映正弦而另一个反映相同角度的余弦。当所述对象沿一个方向旋转时，电流Ivc1胜过电流Ivc2，而当对象3沿另一个方向旋转时刚好相反。由于校准电阻器R1和R2是不同的，所以电流Ivc1和Ivc2的幅度是不同的。依照比率2来选择电阻R1、R2的事实允许其中一个电流的幅度是另一个的二倍。
在对象3每次旋转被重复两次的步骤中，电流Ivc采取不对称信号的形式。当对象3沿一个方向旋转时，它具有确定的形式，并且当所述对象3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。其频率或者不对称信号的转换次数反映对象的速度。所述电流反映对象3的速度和旋转方向。
在图4E中示出了电流Iout。由于电流Is已经被简单地添加到其上，所以它具有与电流Ivc相同的特征。由此，它具有为用于测量速度和旋转方向的设备所吸收的电流Iout，用于表明旋转方向。对于其一部分而言，电流Iout的频率表明转速。所述电流Iout传送有关对象3的速度和旋转方向的信息。
电流Iout在对象3每次旋转时具有8次转换。即使是对象3以低速旋转，电流Iout也具有很好的速度分辨率。
用于检测速度和旋转方向的设备不一定要放置在一稳定的磁场中才能够正确操作。虽然温度可能影响磁场的强度和/或影响磁性传感器的灵敏度，但是所采取的测量不受温度变化的影响。
由于比较器C1和C2的存在，此类用于测量速度和旋转方向的设备相对于所述磁性传感器对于对象的相对位置方面的轻微变化不是很灵敏，所述比较器均接收来自于同一敏感元件的相位相反的两个信号。
图5示出了用于处理从同一磁性传感器2所传送的信号的另一装置。还示出了如图1所示的比较器C1和C2。将它们的输出端经由下拉电阻Ra与电源导体4相连。此时，比较器C1和C2依照常规的方式使用，并且不再作为电流接收装置来调制在电源导体4中流经的电流。如先前所述，所述比较器以具有接近50％的循环比的脉冲传送信号。因为它们具有π/2的相位差，所以它们有区别。它们的频率代表对象的转速。
在这种结构中，可以发现电流接收装置6被设置在磁检测设备2和电源导体4之间，用于调制流经所述电源导体的电流，以便反映对象的速度和旋转方向。
然而，此时，电流接收装置6受到从比较器C1、C2传送的信号中所获得的唯一信号S的侵袭。
我们现在将看到如何产生唯一信号S，所述唯一信号S用于传送有关速度和旋转方向的信息。我们首先提取直接反映旋转方向的信号S1。为此，人们使用用于编码旋转方向50的装置，其可以采取换路器D的形式。将第一比较器C1的输出端与换路器D的数据输入端D相连，将第二比较器C2的输出端与换路器D的定时器输入端H相连。反之亦然。换路器D的输出端Q发射信号S1；当对象沿一个方向旋转时它是高电平，而当对象沿另一个方向旋转时是低电平。
人们还提供了用于组合来自于比较器C1、C2的信号(分别以C1、C2标记以便简单)的混合装置51，以及编码旋转方向50的装置，以便产生表示对象速度和旋转方向的唯一信号S。所述信号S试图控制电流接收装置6，这意味着对流经导体4的电流进行调制。
所述混合装置51对循环比有影响。当对象沿一个方向旋转时，它们传送具有大于预定阈值的循环比的信号，并且当所述对象沿另一个方向转向时具有小于预定阈值的循环比的信号。所述信号的频率直接表示对象的转速。所述预定阈值在此结构中等于50％。
所述混合装置51可以通过图6中举例说明的逻辑电路而形成。所述逻辑电路包括第一与门60，其一个输入端与第一比较器C1的输出端相连，其另一个输入端与第二比较器C2的输出端相连。第一与门60的输出端与第一反相器61的输入端相连。第一反相器61的输出端与第二与门63的输入端相连。第二与门63的另一个输入端与编码旋转方向50的装置的输出端相连。编码装置50的输出端Q还与第二反相器62的输入端相连。第二反相器62的输出端与第三与门64的输入端之一相连。第三与门64的另一个输入端与第一与门60的输出端相连。第二与门63的输出端与异或门65的输入端之一相连。异或门65的另一个输入端与第三与门64的输出端相连。异或门65的输出端传送反映对象的速度和旋转方向的唯一信号S。图7A的图表中举例说明了这种信号S。在第一状态，信号S具有小于50％的循环比；这表示对象沿一个方向旋转。在第二状态，信号S具有大于50％的循环比；这表示对象沿另一个方向旋转。所述信号S的频率直接表示对象的转速。
将所述唯一信号S施加到电流接收装置6的输入端，所述电流接收装置6意欲调制在导电体4中流经的电流Iout。所述电流接收装置6通过以晶体管形式出现的换向元件Q而形成，所述晶体管的基极与混合装置51的输出端相连，其集电极经由电阻R与导体4相连，并且其发射极与另一个导体5相连。
当由信号S控制它们时，在导电体4中流经的电流Iout可以分解为磁检测设备2的电源电流Is以及位于电流接收装置6的上游的电子以及为电流接收装置6所吸收的电流Ivc。图7B中的图表示出了电流Is的形状，图7C中的图表示出了电流Ivc的形状，其形式在信号S的上方描绘出。图7D中的图表示出了电流Iout的形状。
除了使用线性磁性传感器类型的磁检测设备以外，还能够使用可以购买得到的数字磁性传感器80，其具有用于传送直接反映对象3速度的信号Sv的输出端81，并且传送直接反映对象3旋转方向的信号Ss的输出端82。在图8A中示出了此实施例。所述磁性传感器可以是霍耳效应磁性传感器或者超大磁阻磁性传感器。
磁性传感器的两个输出端与混合装置83相连，以便产生表示对象3的速度和旋转方向的唯一信号S，所述唯一信号S意欲控制电流接收装置6，这意味着用于调制在电源导体4中流经的电流。
所述混合装置83可以可与图5和6中的那些相比较，并且基于循环比编码在其输入端施加的信号。
图8B示出了混合装置83的实施例。它包含逻辑电路，所述逻辑电路包括单稳态85，其输入端与磁性传感器80(用于传送信号Sv的那个装置)的输出端81相连。所述单稳态805用来中断信号Sv的对称性，所述信号Sv具有等于50％的循环比。它产生受控宽度的脉冲，以便获得具有循环比不同于50％的信号。单稳态805的输出端与第一反相器800的输入端相连。第一反相器800的输出端与第一与门801的输入端相连。第一与门801的另一个输入端与磁性传感器80(传送信号Ss的那个装置)的输出端82相连。磁性传感器80的输出端82还与第二反相器802的输入端相连。第二反相器802的输出端与第二与门803的输入端之一相连。第二与门803的另一个输入端与磁性传感器80的输出端81相连。第一与门801的输出端与异或门804的输入端之一相连。异或门的另一个输入端与第二与门803的输出端相连。异或门的输出端传送反映对象的速度和旋转方向的唯一信号S。当它例如具有小于50％的循环比时，它表示对象是沿一个方向旋转的。当它例如具有大于50％的循环比时，它表示对象是沿另一个方向旋转的。所述唯一信号S的频率直接表示对象的转速。所述唯一信号S用来控制所述电流接收装置6，所述电流接收装置6采用与图5中所示相同的结构。图8A中用于测量速度和旋转方向的设备的另一不同是还可以从屏蔽外壳1的外部访问另一个导体5。所述另一导体5不再限制在屏蔽外壳1的范围内。
屏蔽外壳1可以用非磁性材料制作，所述材料对于将要浸入的环境具有抵抗性。
在石油应用中，150℃左右的液体，其压力在108Pa左右并且腐蚀性可能很强。它可以包含悬浮中的亚硫化合物、沙或者其它碎石等。所述屏蔽外壳1例如可以用无磁性的钛或者不锈钢制作。
它可以采取小型圆柱状管的形式，同时轴XX’具有5毫米左右的外径以及25毫米左右长。所述磁检测设备2和关联的电路C1、C2、R1、R2采取多芯片模型或者MCM的形式。所述模块被插入外壳1中，以便允许导体4引出，如果合适的话，允许另一导体5引出。然后将所述外壳1用诸如环氧树脂的填充材料装满，以便与其它所有元件一起联锁。
图9表示用于获得流体中数据的磁系统，尤其用于碳氢化合物井。它包括依照图1的结构的依照本发明的用于测量速度和旋转方向设备的横截面。所述系统包括另外的对象3，其采取与至少一个磁体31集成的无磁性的螺旋桨30的形式。所述磁性传感器2、比较器C1、C2和校准电阻器R1、R2被安装在支持器6上，例如软性印制电路类型的支持器。所述角磁性传感器2、比较器C1、C2和校准电阻器R1、R2之间的电连接在支持器6上形成。当它们被集成时，所使用的部件(例如比较器C1、C2)可以在支持器6上裸露的安装。填充材料用7来标记。为了占据尽可能少的空间，支持器6的两个主要的平面承担各个部件。在图9所述的例子中，电阻R1、R2被固定在支持器6的一个平面上，并且比较器C1、C2被固定在另一个平面上。所述磁性传感器2位于支持器6的末尾。它被基本上垂直地固定到支持器6的平面。
所述对象3可以沿旋转轴32位于外壳1的延伸，如图1、5、8A和9所示。对象的旋转轴32和外壳1的轴XX′被合并。当所述对象如图1、5、8A和9那样设置时，对象3和磁性传感器2之间的距离可以在几毫米左右。此距离取决于传感器的灵敏度和磁场的强度，这是磁体及其材料的维数的函数。
在图9中，我们设法示出对象3可以位于紧接于外壳1，它们的轴32、XX’被移动但是基本上平行。此位置中的对象3作为虚线显示。
虽然已经详细地示出和描述了本发明的多个实施例，但是应该理解的是，在不超出本发明范围的情况下，可以做出不同的改变和修改。
权利要求
1.一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。
2.如权利要求1所述的用于测量一对象(3)的速度和旋转方向的设备，其特征在于，所述电流接收装置(6)包括至少一个由电阻(R1，R2)和换向元件(Q5)形成的串联组件(61，62)。
3.如权利要求1或2所述的用于测量一对象(3)的速度和旋转方向的设备，其特征在于，所述调制电流(Iout)的频率或者其所具有的转换次数反映所述对象(3)的速度。
4.如权利要求1-3任一项所述的用于测量一对象(3)的速度和旋转方向的设备，其特征在于所述调制电流(Iout)的形式反映所述对象(3)的旋转方向。
5.如权利要求1到4任一项所述的用于测量一对象(3)的速度和旋转方向的设备，其特征在于所述磁检测设备(2)是一线性传感器，用于传送相位彼此不同的两对信号，所述信号与所述对象的角位置有关。
6.如权利要求5所述的用于测量一对象(3)的速度和旋转方向的设备，其特征在于它包括两个比较器(C1，C2)，每个比较器的输入端接收一对信号，每个比较器(C1，C2)的输出端经过所述串联组件的电阻(R1，R2)与导体(4)相连，所述两个电阻(R1，R2)具有不同的值。
7.如权利要求6所述的用于测量一对象(3)的速度和旋转方向的设备，其特征在于每个比较器(C1，C2)包括用于电流接收装置(6)的换向元件(Q5)。
8.如权利要求4到7任一项所述的用于测量一对象(3)的速度和旋转方向的设备，其特征在于，当所述对象以一个方向旋转时，所述调制电流(Iout)具有第一不对称的形式，而当对象(3)以另一个方向旋转时，所述调制电流(Iout)具有相同的形式但是通过镜像看到。
9.如权利要求1到4任一项所述的用于测量以对象(3)的速度和旋转方向的设备，其特征在于所述磁检测设备(2)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。
10.如权利要求1到5、9的任一项所述的用于测量一对象(3)的速度和旋转方向的设备，其特征在于，当所述对象(3)以一个方向旋转时，所述调制电流(Iout)具有一大于预定阈值的循环比，而当所述对象(3)以另一个方向旋转时，所述调制电流(Iout)具有一小于预定阈值的循环比。
11.如与权利要求1到5任一项有关的权利要求10所述的用于测量一对象(3)的速度和旋转方向的设备，其特征在于它包括两个比较器(C1，C2)，每个比较器的输入端接收一对信号；一用于编码所述对象的旋转方向的编码装置(50)，其输入端与所述比较器(C1，C2)的输出端相连；一混合装置(51)，其输入端与所述比较器(C1，C2)的输出端相连并且与所述编码装置(50)的输出端相连，所述混合装置(51)的输出端传送反映所述对象(3)的速度和旋转方向的唯一信号(S)，所述唯一信号控制所述电流接收装置(6)。
12.如权利要求11所述的用于测量一对象(3)的速度和旋转方向的设备，其特征在于所述编码旋转方向的编码装置(50)包括一换路器D。
13.如与权利要求9有关的权利要求10所述的用于测量一对象(3)的速度和旋转方向的设备，其特征在于它包括一混合装置(83)，其输入端与所述磁检测设备(80)相连且其输出端用于传送反映所述对象(3)的速度和旋转方向的唯一信号(S)，所述唯一信号控制所述电流接收装置(6)。
14.如权利要求11到13任一项所述的用于测量一对象(3)的速度和旋转方向的设备，其特征在于所述混合装置(51，83)是由基于逻辑门的电路(60到65，800到805)所形成的。
15.如权利要求1到14任一项所述的用于测量一对象(3)的速度和旋转方向的设备，其特征在于所述磁检测设备(3，80)、所述导体(4)以及所述电流接收装置(6)至少被封装在用非磁性材料制作的外壳(1)中，所述导体(4)可从所述外壳(1)的外部被访问。
16.如权利要求15所述的用于测量一对象(3)的速度和旋转方向的设备，其特征在于所述外壳(1)是由诸如钛或者不锈钢的金属形成的。
17.如权利要求1到16任一项所述的用于测量对象(3)的速度和旋转方向的设备，其特征在于所述磁检测设备(3，80)与用于其电源的另一导体(5)相连，所述另一导体(5)与所述外壳(1)电连接。
18.一种用于获取流体数据的磁系统，其特征在于它包括如权利要求1到17任一项所述的测量设备，并且所述对象(3)的形式是与至少一个磁体(31)集成在一起的一无磁性螺旋桨(30)。
19.如权利要求19所述的用于获取数据的磁系统，其特征在于所述螺旋桨(30)和所述测量设备沿所述螺旋桨的轴向具有彼此相同的线路。
全文摘要
本发明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。
文档编号G01P3/42GK1672014SQ03817654
公开日2005年9月21日 申请日期2003年6月25日 优先权日2002年7月23日
发明者玛丽安·福尔, 雅克·塞林, 伯纳德·帕门蒂尔 申请人:施蓝姆伯格海外股份有限公司