Устойчивый к механическим ударам узел мэмс-акселерометра и связанные с ним способ, устройство и система - RU2016141945A

1. Узел акселерометра для определения ускорений подземного инструмента вдоль трех ортогональных осей во время работы под землей, в ходе которой узел акселерометра подвергается воздействию среды с механическими ударами и вибрацией, причем упомянутый узел акселерометра содержит:

первый трехосный МЭМС-акселерометр и второй трехосный МЭМС-акселерометр, каждый из которых включает в себя набор из трех ортогонально размещенных осей чувствительности акселерометра, в том числе пару осей чувствительности, лежащих в одной плоскости, и нормальную ось чувствительности, таким образом, чтобы нормальная ось чувствительности была подвержена более высокому уровню отказов в ответ на механические удары и вибрацию, чем оси чувствительности, лежащие в одной плоскости;

опорную конструкцию для поддержки первого и второго трехосных акселерометров таким образом, чтобы нормальная ось чувствительности первого трехосного акселерометра была по меньшей мере в общем ортогональной к нормальной оси чувствительности второго трехосного акселерометра; и

процессор для определения ускорений вдоль упомянутых трех ортогональных осей на основании комбинации выходных сигналов осей чувствительности из первого и второго трехосных акселерометров без использования нормальной оси чувствительности каждого из первого и второго трехосных акселерометров.

2. Узел акселерометра по п.1, поддерживаемого внутри передатчика, содержащегося в подземном инструменте.

3. Узел акселерометра для определения ускорений подземного инструмента вдоль трех ортогональных осей во время работы под землей, когда он поддерживается в передатчике, который содержится в подземном инструменте, который во время работы под землей подвергает узел акселерометра воздействию среды с механическими ударами и вибрацией, и передатчик включает в себя продольную ось, причем упомянутый узел акселерометра содержит:

первый трехосный МЭМС-акселерометр и второй трехосный МЭМС-акселерометр, каждый из которых включает в себя набор из трех ортогонально размещенных осей чувствительности акселерометра, в том числе пару осей чувствительности, лежащих в одной плоскости, и нормальную ось чувствительности таким образом, чтобы нормальная ось чувствительности подвергалась более высокому уровню отказов в ответ на механические удары и вибрацию, чем оси чувствительности, лежащие в одной плоскости;

опорную конструкцию для поддержки первого и второго трехосных акселерометров таким образом, чтобы нормальная ось чувствительности первого трехосного акселерометра была по меньшей мере в общем ортогональной к нормальной оси чувствительности второго трехосного акселерометра, и одна ось чувствительности первого трехосного акселерометра и другая ось чувствительного второго трехосного акселерометра были по меньшей мере в общем параллельны продольной оси; и

процессор для определения ускорений вдоль упомянутых трех ортогональных осей на основании комбинации выходных сигналов осей чувствительности от одного или обоих из первого и второго трехосных акселерометров.

4. Узел акселерометра по п.3, в котором по меньшей мере одна ось чувствительности в плоскости первого и второго трехосных акселерометров выполнена с возможностью определения ориентации передатчика по тангажу.

5. Узел акселерометра по п.2, в котором пара осей чувствительности в плоскости одного из первого и второго трехосных акселерометров поддерживается для обнаружения ориентации передатчика по крену.

6. Узел акселерометра по п.1, в котором упомянутая опорная конструкция включает в себя первую печатную плату, которая поддерживает первый трехосный акселерометр, и вторую печатную плату, которая поддерживает второй трехосный акселерометр.

7. Узел акселерометра по п.6, в котором вторая печатная плата опирается на первую печатную плату, по меньшей мере в общем ортогональную ей.

8. Узел акселерометра для определения ускорений подземного инструмента вдоль трех ортогональных осей во время работы под землей, которая подвергает акселерометр воздействию среды с механическими ударами и вибрацией, причем узел акселерометра содержит:

первый трехосный МЭМС-акселерометр и второй трехосный МЭМС-акселерометр, каждый из которых включает в себя набор из трех ортогонально размещенных осей чувствительности акселерометра, в том числе пару осей чувствительности, лежащих в одной плоскости, и нормальную ось чувствительности с тем, чтобы нормальная ось чувствительности подвергалась более высокому уровню отказов в ответ на механические удары и вибрацию, чем оси чувствительности, лежащие в одной плоскости;

опорную конструкцию для поддержки первого и второго трехосных акселерометров таким образом, чтобы нормальная ось чувствительности первого трехосного акселерометра была по меньшей мере в общем ортогональной к нормальной оси чувствительности второго трехосного акселерометра; и

процессор для определения ускорений вдоль упомянутых трех ортогональных осей на основании комбинации выходных сигналов осей чувствительности от одного или обоих из первого и второго трехосных акселерометров, и выполненный с возможностью выбора комбинации выходных сигналов осей чувствительности на основании таблицы приоритетов.

9. Узел акселерометра по п.8, в котором первый и второй трехосные акселерометры предусматривают набор комбинаций осей чувствительности, и упомянутая таблица приоритетов организована в соответствии с надежностью по меньшей мере некоторых из комбинаций в наборе комбинаций осей чувствительности.

10. Узел акселерометра по п.9, в котором первой комбинации и второй комбинации присваиваются первый приоритет и второй приоритет в таблице приоритетов, и каждая из первой комбинации и второй комбинации исключает нормальную ось чувствительности первого и второго трехосных акселерометров.

11. Узел акселерометра по п.8, в котором процессор выполнен с возможностью обнаружения отказа одной или более осей чувствительности в комбинации и, в ответ на это, прохождения циклом по таблице приоритетов для нахождения приемлемой комбинации осей чувствительности из набора комбинаций осей чувствительности.

12. Узел акселерометра по п.11, в котором упомянутый процессор выполнен с возможностью прохождения циклом по таблице приоритетов множество раз.

13. Узел акселерометра по п.12, в котором упомянутый процессор выполнен с возможностью выдачи предупреждения в ответ на прохождение циклом по таблице приоритетов упомянутое множество раз без определения подлежащей использованию комбинации.

14. Узел акселерометра по п.11, в котором вышеупомянутая комбинация выходных сигналов осей чувствительности определяется как отказавшая комбинация, и отказавшая комбинация повторно тестируется в виде части прохождения циклом по таблице приоритетов для нахождения подлежащей использованию комбинации.

15. Узел акселерометра по п.14, в котором упомянутый процессор выполнен с возможностью помещения отказавшей комбинации обратно в эксплуатацию в ответ на обнаружение того, что отказавшая комбинация стала функциональной.

16. Узел акселерометра по п.11, в котором процессор обнаруживает упомянутый отказ на основании суммы квадратов набора из трех выходных сигналов для комбинации осей чувствительности.

17. Способ определения ускорений подземного инструмента вдоль трех ортогональных осей во время работы под землей, в ходе которой узел акселерометра подвергается воздействию среды с механическими ударами и вибрацией, причем упомянутый способ содержит этапы, на которых:

поддерживают первый трехосный МЭМС-акселерометр и второй трехосный МЭМС-акселерометр, каждый из которых включает в себя набор из трех ортогонально размещенных осей чувствительности акселерометра, в том числе пару осей чувствительности, лежащих в одной плоскости, и нормальную ось чувствительности, таким образом, чтобы нормальная ось чувствительности была подвержена более высокому уровню отказов в ответ на механические удары и вибрацию, чем оси чувствительности, лежащие в одной плоскости, для размещения нормальной оси чувствительности первого трехосного акселерометра по меньшей мере в общем ортогонально нормальной оси чувствительности второго трехосного акселерометра; и

определяют ускорения вдоль упомянутых трех ортогональных осей на основании комбинации выходных сигналов осей чувствительности из одного или обоих из первого и второго трехосных акселерометров без использования нормальной оси чувствительности каждого из первого и второго трехосных акселерометров.

18. Узел акселерометра для определения ускорений подземного инструмента вдоль трех ортогональных осей во время работы под землей, в ходе которой узел акселерометра подвергается механическим ударам и вибрации, причем упомянутый узел акселерометра содержит:

первый трехосный МЭМС-акселерометр и второй трехосный МЭМС-акселерометр, каждый из которых включает в себя более слабую ось чувствительности, которая более восприимчива к механическим ударам и вибрации, чем две другие оси чувствительности, и нормальна к двум другим осям чувствительности;

опорную конструкцию для поддержки первого и второго трехосных акселерометров таким образом, чтобы более слабая ось чувствительности первого трехосного акселерометра была по меньшей мере приблизительно нормальной к более слабой оси чувствительности второго трехосного акселерометра; и

процессор для определения ускорения вдоль упомянутых трех ортогональных осей на основании комбинации выходных сигналов осей чувствительности от первого и второго трехосных акселерометров без использования более слабой оси чувствительности каждого из первого и второго трехосных акселерометров.

19. Узел акселерометра для определения ускорений подземного инструмента вдоль трех ортогональных осей во время работы под землей, причем упомянутый узел акселерометра содержит:

первый блок акселерометра и второй блок акселерометра, каждый из которых включает в себя одну или более осей чувствительности таким образом, чтобы первый и второй блоки акселерометра совместно обеспечивали в общем по меньшей мере четыре оси чувствительности для проведения измерений вдоль упомянутых трех ортогональных осей, и по меньшей мере один из первого блока акселерометра и второго блока акселерометра включает в себя одну из осей чувствительности, которая является более слабой, чем другая ось чувствительности этого блока акселерометра, который более восприимчив к механическим ударам и вибрации;

опорную конструкцию для поддержки первого и второго акселерометров таким образом, чтобы по меньшей мере одна ось чувствительности первого блока акселерометра была резервной по отношению по меньшей мере к одной оси чувствительности второго блока акселерометра; и

процессор, который выполнен с возможностью выбора комбинации трех осей чувствительности из общего количества осей чувствительности для определения ускорений вдоль упомянутых трех ортогональных осей без использования более слабой оси чувствительности для определения упомянутых ускорений.

20. Узел акселерометра по п.19, в котором упомянутый процессор выполнен с возможностью выбора комбинации выходных сигналов осей чувствительности на основании таблицы приоритетов.

21. Узел акселерометра по п.20, в котором первый и второй акселерометры предусматривают набор комбинаций осей чувствительности на основании общего количества осей чувствительности, и упомянутая таблица приоритетов организована в соответствии с надежностью по меньшей мере некоторых из комбинаций в наборе комбинаций осей чувствительности.

22. Узел акселерометра по п.19, в котором процессор выполнен с возможностью обнаружения отказа одной или более осей чувствительности в комбинации и, в ответ на это, выбора другой комбинации осей чувствительности.

23. Узел акселерометра по п.22, в котором процессор обнаруживает упомянутый отказ на основании суммы квадратов набора из трех выходных сигналов для комбинации осей чувствительности.

24. Узел акселерометра для определения ускорений подземного инструмента вдоль трех ортогональных осей во время работы под землей, в ходе которой узел акселерометра подвергается воздействию среды с механическими ударами и вибрацией, причем упомянутый узел акселерометра содержит:

первый трехосный МЭМС-акселерометр и второй трехосный МЭМС-акселерометр;

опорную конструкцию для поддержки первого и второго трехосных акселерометров таким образом, чтобы первый трехосный акселерометр опирался на первую плоскость, которая образует угол по меньшей мере приблизительно 45 градусов по отношению ко второй плоскости, на которую опирается второй трехосный акселерометр; и

процессор для определения ускорений вдоль упомянутых трех ортогональных осей на основании комбинации выходных сигналов осей чувствительности от первого и второго трехосных акселерометров.