BRPI0410912B1 - método e dispositivo de medição para a medição de um caminho percorrido - Google Patents
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Abstract
"método e dispositivo de medição para a medição de um caminho percorrido". com um método de medição e um dispositivo de medição para a medição de um caminho percorrido por um primeiro objeto em relação a um segundo objeto, um corpo de medição é deformado por um movimento relativo dos objetos e pelo menos um primeiro sensor de deformação designado para o corpo de medição converte a deformação do corpo de medição em um sinal de medição. o sinal de medição é subseqüentemente convertido por um dispositivo de avaliação pelo menos na informação a cerca do caminho percorrido. de modo a facilitar a medição do caminho neste contexto com um alto nível de precisão e em grande velocidade de um modo que seja estruturalmente simples e que economize espaço, o corpo de medição passa por uma deformação na qual ele é expandido em uma área ao longo do eixo geométrico longitudinal do corpo de medição e comprimido em uma área adicional ao longo do eixo geométrico longitudinal do corpo de medição. o primeiro sensor de deformação é expandido ou comprimido em uma das áreas, dependendo de sua posição, e uma alteração em uma propriedade física do primeiro sensor de deformação causada pela expansão / compressão é emitida como o primeiro sinal de medição.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO E DISPOSITIVO DE MEDIÇÃO PARA A MEDIÇÃO DE UM CAMINHO PERCORRIDO". A presente invenção refere-se a um método de medição e um dispositivo de medição para a medição de um caminho percorrido por um primeiro objeto em relação a um segundo objeto. Um corpo de medição é deformado pelo movimento relativo dos dois objetos. Pelo menos um primeiro sensor de deformação designado para o corpo de medição converte a deformação do corpo de medição em um sinal de medição. Este sinal de medição é subseqüentemente convertido por meio de um dispositivo de avaliação na informação correspondente a cerca do caminho percorrido fornecendo o movimento relativo dos dois objetos em relação um ao outro.
Tal método de medição e tal dispositivo de medição são conhecidos na prática. Por exemplo, a informação correspondente à cerca do caminho pode ser obtida por capturar uma alteração de pressão no sensor de deformação designado causada por uma deformação correspondente do corpo de medição e converter esta alteração de pressão para o caminho percorrido pelos objetos se movendo em relação um ao outro. Outros métodos e dispositivos de medição também são conhecidos, nos quais a informação a cerca do caminho percorrido é capturada sem deformação de um corpo de medição correspondente tal como, por exemplo, utilizando sensores analógicos-digitais de acordo com DE 202 03 298.
Tais métodos e / ou dispositivos de medição podem ser utilizados em várias áreas. Uma área de aplicação é na extração de petróleo e de gás e, em particular, em equipamentos tais como válvulas, restritores, sistemas de válvula de jato de ar e similares. Em tais equipamentos, um elemento de ajuste é deslocado, em cada caso, para dentro de um alojamento correspondente e para sua posição, ou o caminho percorrido pelo mesmo é monitorado para controle. Como uma regra, os caminhos percorridos são relativamente pequenos.
Em particular, na área de aplicação mencionada, deve ser observado que o equipamento é exposto em alguns casos a diferenças de tempe- ratura consideráveis ou também a diferenças maiores na pressão. Em adição, ele está geralmente localizado em locais inóspitos e inacessíveis. O objetivo da invenção é aperfeiçoar um método e dispositivo de medição, como descrito no começo, de modo que a medição do caminho percorrido seja possível com os mesmos com um alto nível de precisão e em grande velocidade de um modo que seja estruturalmente simples e que economize espaço.
Deve ser notado neste momento que uma medição de caminho correspondente pode servir como a base para medições de velocidade e de aceleração correspondentes, por meio das quais, em adição a capturar o caminho e assim as alterações de caminho ou alterações de posição associadas, uma base de tempo também é requerida. Uma base de tempo deste tipo também pode ser integrada de acordo com a invenção de modo que naturalmente, ao longo do caminho, a velocidade e a aceleração também possam ser determinadas.
De acordo com a invenção, o objetivo é resolvido pelos aspectos das Reivindicações de Patente 1 e / ou 6.
De acordo com a invenção, não é necessário que um sensor de medição correspondente, por exemplo, deva se mover em relação ao corpo de medição ou que, de qualquer outro modo, um movimento do corpo de medição em relação aos objetos deva ocorrer. Ao invés disso, o corpo de medição é deformado pelo movimento do(s) objeto(s) correspondente(s) e o corpo de medição e o sensor de deformação formam uma unidade estruturada de forma simples, fácil de se manipular. A alocação simples tanto do corpo de medição para os objetos como do sensor de deformação para o corpo de medição significa que não existe necessidade de qualquer calibra-gem complicada ou similar. Em adição, a medição é muito precisa e é realizada simultaneamente com a deformação do corpo de medição, isto é, muito rápido.
Aqui, é suficiente se o sensor de deformação estiver localizado ao longo de uma área do corpo de medição que tenha sido expandida ou comprimida durante a deformação do corpo de medição. A expansão ou compressão do sensor de deformação assim leva a uma alteração correspondente em uma propriedade física que pode ser medida e que pode ser convertida em uma alteração correspondente na posição dos objetos em relação uns aos outros ou dentro de um caminho percorrido.
Para obter um sinal de medição mais preciso, um segundo sensor de deformação pode ser disposto, por exemplo, ao longo da área comprimida com o primeiro sensor de deformação ao longo da área expandida, ou vice-versa. A alteração correspondente na propriedade física ocorre na direção oposta com o primeiro e segundo sensores de deformação. Também é possível dispor dois sensores de deformação em cada caso ao longo da área comprimida e expandida.
Uma possibilidade adicional para deformação do corpo de medição é uma deformação de torção na qual o corpo de medição é enrolado essencialmente ao redor do eixo geométrico longitudinal do corpo de medição com o movimento relativo do primeiro e segundo objetos. Também neste caso, existe uma área expandida e comprimida ao longo da qual os sensores de deformação podem ser novamente dispostos.
Neste contexto, uma disposição enrolada essencialmente com formato em espiral em relação ao eixo geométrico longitudinal do corpo de medição é uma vantagem, por meio do que os pelo menos dois sensores de deformação são dispostos em espiral em direções opostas. O primeiro e o segundo sinais de medição dos sensores de deformação podem ser avaliados juntamente para compensar em particular a variação de temperatura e podem ser convertidos em informações a cerca do caminho percorrido. É possível que o sensor de deformação seja formado sobre ou dentro da superfície do corpo de medição por um processamento correspondente do corpo de medição, Isto pode ser feito, por exemplo, pela aplicação de um revestimento correspondente. Também é possível dispor o sensor de deformação como um componente separado na superfície do corpo de medição, O sensor de deformação em questão pode ser fixado, por exemplo, por colagem ou similar, Em uma modalidade simples, a propriedade física pode ser a resistência elétrica. Com esta propriedade física, a extensão até a quai, em particular, as alterações na seção transversal do sensor de deformação correspondente devido a expansão ou a compressão podem afetar a resistência elétrica e assim o sinal medido é bem-conhecido.
Modalidades simples do corpo de medição são essencialmente todos os corpos que podem ser deformados elasticamente na faixa de medição e nos quais ocorrem áreas expandidas e comprimidas do corpo com esta deformação. Um exemplo de um corpo de medição deste tipo é, por exemplo, uma haste elasticamente flexível, fabricada a partir de um perfil plano correspondente, parcialmente pré-tencionado, se aplicável, entre os objetos. Quando os objetos se aproximam, a haste curva-se para o exterior de modo que uma área comprimida é formada em um lado do perfil plano e uma área expandida é formada no outro lado do perfil plano. Os sensores de deformação correspondentes podem ser dispostos ao longo destas á-reas.
Uma modalidade adicional simples de tal corpo de medição é uma mola. Nesta, a compressão ou a expansão correspondente produz uma certa torção do material de mola ao longo dos enrolamentos de mola, por meio do que um sensor de deformação enrolado de modo correspondente de forma espiral ao redor dos enrolamentos de mola é expandido e um sensor de deformação enrolado de forma espiral na direção oposta é comprimido.
De forma similar, o corpo de medição também pode ser uma barra elástica com sensores de deformação enrolados em direções opostas, por meio do que com uma barra elástica deste tipo, a torção ocorre de modo semelhante como a deformação ao redor de seu eixo geométrico longitudinal do corpo de medição.
De modo a não corromper o sinal de medição, o sensor de deformação pode ser de forma vantajosa isolado eletricamente do corpo de medição.
Se o sensor de deformação for formado simplesmente como um condutor elétrico, ele também pode ser, por exemplo, um fio condutor fixo junto a superfície do corpo de medição. Ele pode ter uma seção trans- versai redonda ou plana. O diâmetro de tal fio condutor está na faixa de alguns milímetros e é de forma vantajosa menor que 1 mm ou em particular não maior que 0,5 mm. Cobre ou um metal condutor diferente pode ser utilizado como o material para tais fios condutores. Também é possível utilizar ligas correspondentes feitas, por exemplo, de Ni, Cr com a adição, se aplicável, de partes de Al, Cr, Mn ou similar como o material.
Em uma modalidade, os sensores de deformação podem entrar em contato em cada uma das suas duas extremidades de modo a obter o sinal de medição. Também é possível para os dois sensores de deformação, por exemplo, serem conectados um com o outro em uma extremidade de modo que somente três pontos de contato diferentes sejam necessários.
De modo a receber um sinal de medição correspondente de forma simples e de forma precisa, pelo menos o primeiro e o segundo sensores de deformação podem ser conectados em um circuito em ponte, especialmente uma ponte de Wheatstone. Este circuito em ponte serve para determinar a resistência elétrica correspondente e / ou a alteração na resistência dos sensores de deformação induzida pela expansão ou pela compressão. Também é possível, se forem utilizados quatro sensores de deformação, conectar todos estes no circuito em ponte, o que resulta em princípio em um circuito em ponte completo.
Com uma disposição correspondente dos sensores de deformação no circuito em ponte, a compensação de temperatura é supérflua, desde que os sensores são expostos às mesmas alterações de temperatura devido a sua disposição. Isto também se aplica de forma similar para quaisquer alterações de pressão que possam ocorrem.
Caso seja necessário, de modo a estar apto a realizar isto sem um cabo condutor de suprimento separado junto as extremidades dos sensores de deformação conectados um com o outro, o corpo de medição pode ser conectado de modo que ele seja eletricamente condutor e no circuito em ponte. Isto significa que o corpo de medição também forma uma parte do circuito em ponte.
De modo a impedir nesta conexão a interferência do sinal de medição, com objetos eletricamente condutores, o corpo de medição pode ser eletricamente isolado em relação ao primeiro e / ou ao segundo objeto. Deste modo, o sinal é retomado a partir do circuito em ponte via o corpo de medição somente para um objeto ou contato e pode ser capturado no mesmo via o próprio objeto ou via os cabos condutores de suprimento correspondentes.
De modo a simplificar a avaliação dos sinais de medição, o circuito em ponte pode ser conectado com um dispositivo de avaliação. Este pode possuir um dispositivo de entrada e / ou de saida correspondente. Utilizando o dispositivo de entrada, é possível iniciar e / ou calibrar uma medição e / ou alterar as especificações para o dispositivo de medição. Utilizando o dispositivo de saída, a medição de caminho pode simultaneamente ser emitida, se necessário, junto com uma medição adicional de velocidade ou aceleração. O dispositivo de avaliação pode ser disposto em uma distância a partir do dispositivo de medição real, de modo que, por exemplo, com a extração de petróleo ou de gás natural, o dispositivo de avaliação possa ser localizado em terra ou em alto-mar, enquanto que o dispositivo de medição real é posicionado no leito do mar ou em outras localizações distantes. A transmissão dos sinais entre o dispositivo de medição e o dispositivo de avaliação pode acontecer nesta conexão via linhas elétricas existentes ou de um modo sem fios.
De forma vantajosa, pode ser alocado um circuito de controle para o circuito em ponte. Este pode ser utilizado, por exemplo, para recali-brar o ponto zero correspondente do circuito em ponte no caso de sinais de envelhecimento do corpo de medição ou similares. O circuito de controle correspondente pode ser formado como um circuito integrado com conexões correspondentes. Isto significa que é possível alojar todos os componentes eletrônicos para o circuito de controle em um único chip de modo que somente uma quantidade extremamente pequena de espaço seja requerida.
Com relação ao corpo de medição, também deve ser observado que ele é elasticamente deformável e assim essencialmente somente as propriedades elásticas do corpo de medição são de interesse, enquanto que o material real para o dispositivo de medição não tem influência. Isto significa que o corpo de medição pode ser feito a partir de aço, alumínio, titânio, cobre ou similares.
No que se segue, são explicadas modalidades vantajosas da invenção utilizando as figuras no desenho incluído com esta: É apresentado o que se segue: A Figura 1 apresenta uma vista lateral de uma primeira modalidade de um dispositivo de medição de acordo com a invenção; A Figura 2 apresenta uma vista aumentada de um detalhe "X" da Figura 1; A Figura 3 apresenta um diagrama do princípio de um circuito em ponte com o dispositivo de avaliação e o circuito de controle; A Figura 4 apresenta uma segunda modalidade do dispositivo de medição de acordo com a invenção; A Figura 5 apresenta a modalidade de acordo com a Figura 4 em uma forma ligeiramente diferente, e A Figura 6 apresenta uma terceira modalidade do dispositivo de medição de acordo com a invenção. A Figura 1 apresenta uma vista lateral de uma primeira modalidade de um dispositivo de medição 10 de acordo com a invenção. Este é disposto entre um primeiro objeto 1 e um segundo objeto 2. Pelo menos um dos objetos 1 ou 2 pode ser uma parte do dispositivo de medição 10.
Na modalidade apresentada, o primeiro objeto 1 é móvel em relação ao segundo objeto 2. Se o primeiro objeto 1 de modo correspondente se mover para mais perto ou para longe do segundo objeto 2, um corpo de medição 3 do dispositivo de medição 10 é deformado em áreas comprimidas ou expandidas particulares. O corpo de medição 3 é uma mola 11 na modalidade apresentada. Em sua superfície 13, veja também a Figura 2, como o primeiro e segundo sensores de deformação, 4 e 7, respectivamente, um condutor elétrico 14 é enrolado de forma espiral ao redor de um eixo geométrico longitudinal do corpo de medição correspondente 6 da mola 11. Aqui, o primeiro sensor de deformação 4 é enrolado na direção oposta ao segundo sensor de deformação, de modo que, por exemplo, o primeiro sensor de deformação 4 seja enrolado em uma direção no sentido horário e o segundo sensor de deformação 7 em uma direção no sentido anti-horário ao redor da mola 11 ou de seus enrolamentos. O condutor elétrico 14 é formado como um fio condutor 15. Também é possível para um condutor elétrico correspondente 14 ser incorporado diretamente sobre a superfície da mola 11 ou dentro de sua superfície. É proporcionado isolamento elétrico entre o condutor elétrico 14 e a mola 11.
Os dois sensores de deformação 4, 7 são conectados um com o outro em suas extremidades 16 designadas para o segundo objeto 2, enquanto que as extremidades opostas 17, 18 são conectadas separadamente com um suprimento de tensão. Os dois sensores de deformação 4,7 e a mola 11 são conectados um com o outro na forma de um circuito em ponte, especialmente um circuito em ponte de Wheatstone 9 (veja também a Figura 3).
Para desacoplamento a partir do segundo objeto 2, um disco eletricamente isolante 23 fabricado, por exemplo, a partir de plástico ou similar, é disposto entre o mesmo e o dispositivo de medição 10.
Com relação ao eixo geométrico longitudinal 6 do corpo de medição, deve ser observado neste momento que este percorre ao longo dos vários enrolamentos na direção da mola 11 e é então enrolado porcon-seqüência pelo primeiro e pelo segundo sensores de deformação 4, 7. Em uma modalidade adicional, cada um dos dois sensores de deformação poderíam ser designados para a área expandida e comprimida do corpo de medição, com os quatro sensores sendo então conectados em um circuito em ponte completo.
Como uma parte de um circuito de controle 19, o qual é designado para o circuito em ponte de Wheatstone 9, ver Figura 3, a Figura 1 a-presenta um instrumento de medição 24. A Figura 2 apresenta um detalhe X da Figura 1 na forma aumentada. Neste detalhe, pode ser visto que os sensores de deformação 4,7 são enrolados de forma espiral ao redor dos enrolamentos correspondentes da mola 11 como o corpo de medição 3. Em certos pontos, os sensores de deformação 4, 7 formados como fios condutores 15 se sobrepõem. Com esta forma separada em relação à mola 11, os fios condutores 15 são fixados, por exemplo, na superfície 13 utilizando um adesivo correspondente. Na produção do dispositivo de medição 10, isto pode ser feito manualmente ou utilizando uma máquina de enrolamento correspondente. Em uma modalidade com uma extremidade inferior comum 16, ambos sensores de deformação 4, 7 são formados por um fio condutor 15, o qual após alcançar a extremidade inferior 16 é enrolado novamente ao redor da mola 14, na direção oposta, de volta para a extremidade superior correspondente. Os fios condutores podem possuir uma seção transversal redonda ou plana. O diâmetro dos fios condutores é geralmente de somente alguns milímetros e de preferência menor que 1 mm e, particularmente de preferência, não mais que 0,5 mm. Aqui, o diâmetro depende, por exemplo, do tamanho do corpo de medição 3, do material do fio condutor, de sua resistência e adicionalmente de outros requerimentos, dependendo do uso do dispositivo de medição 10 de acordo com a invenção. Por exemplo, o fio pode consistir em cobre ou outro material condutor. Também é possível utilizar ligas para o fio condutor tais como, por exemplo, estas contendo níquel e cromo, se necessário com outros componentes de liga tal como alumínio, silício ou similares. Para isolar o fio condutor em relação a mola, uma superfície oxidada do fio condutor pode ser suficiente, ou um revestimento isolante correspondente no fio condutor. Dependendo da resistência do fio condutor, especialmente se esta não for muito baixa, voltagens de até e ainda maiores que 20 volts podem ser utilizadas, o que irá proporcionar um sinal de força que é suficiente para avaliar o resultado de medição.
Com respeito à função do dispositivo de medição 10 de acordo com a invenção, deve ser salientado neste momento que o corpo de medição correspondente 3, ver também as modalidades adicionais, passa, como um resultado do movimento do primeiro e segundo objetos 1, 2, por tal deformação como é apresentado pelas áreas comprimidas e expandidas ao longo de seu eixo geométrico longitudinal do corpo de medição 6. Aqui, pelo menos um dos sensores de deformação é essencialmente designado para a área comprimida e pelo menos o outro dos sensores de deformação é designado para a área expandida. Devido a expansão ou compressão correspondente dos sensores de deformação 4, 7, ocorre uma alteração em uma propriedade física do material correspondente, por meio da qual na modalidade apresentada esta é uma alteração na resistência elétrica. Esta alteração na resistência elétrica é capturada e convertida em um sinal de medição. Este é então convertido por um dispositivo de avaliação correspondente 5, ver por exemplo a Figura 3, em um sinal de caminho ou de posição. Se o curso da alteração na posição ou no caminho através do tempo for conhecido, a velocidade e a aceleração dos movimentos medidos também podem ser calculadas. A Figura 3 apresenta um diagrama do princípio de um circuito em ponte correspondente 9 como uma parte do dispositivo de avaliação 5 do dispositivo de medição 10. Uma parte do circuito 9 formada como um circuito em ponte de Wheatstone é formada pelo primeiro sensor de deformação 4 ou pelo fio condutor correspondente que percorre entre as extremidades 16 e 17. Uma parte adicional do circuito em ponte é formada pelo segundo sensor de deformação 7, ou pelo fio condutor correspondente 15, o qual percorre entre as extremidades 16 e 18. Finalmente, a mola 11 forma parte do circuito em ponte, por meio do qual esta é essencialmente conectada entre as extremidades 17, 18 e a extremidade comum 16 dos fios de conexão 15. A Figura 3 simbolicamente apresenta as resistências correspondentes tanto do fio condutor 15 que forma o primeiro e o segundo sensores de deformação 4, 7 como também da mola 11.0 sinal correspondente é capturado via um amplificador 25 e enviado para um processador 20 para processamento adicional. O processador 20 pode possuir uma série de saídas adicionais e pode ser conectado, por exemplo, com um dispositivo de entrada 21 e um dispositivo de saída 22. Esta parte do dispositivo de avaliação 5, quer dizer, o processador 20, o dispositivo de entrada 21 e o dispositivo de saída 22, pode ser disposta em uma distância a partir do ponto de medição real e do circuito em ponte correspondente. Se o dispositivo de medição 10 de acordo com a invenção for utilizado, por exemplo, para ex- tração de petróleo ou de gás natural, o circuito em ponte pode ser posicionado localmente, e, por exemplo, no leito do mar, enquanto que a parte localizada remotamente mencionada acima do dispositivo de avaliação 5 pode ser posicionada, por exemplo, em alto-mar ou em terra.
Uma compensação de temperatura para o primeiro e segundo sensores de deformação 4, 7 não é necessária com o dispositivo de medição 10 de acordo com a invenção, desde que o fio condutor correspondente 15 de ambos sensores de deformação passa pelas mesmas alterações de temperatura por causa do posicionamento espacialmente próximo dos sensores e então a temperatura é automaticamente compensada para o circuito em ponte. Isto também se aplica de forma similar para as alterações em outros parâmetros físicos tais como pressão ou similares.
Em uma modalidade, a mola reconhecidamente é utilizada como uma parte do circuito em ponte de Wheatstone. Entretanto, somente a constante de mola correspondente desempenha um papel na avaliação, enquanto que o material real da mola, quer ele seja aço, titânio, cobre ou similar, não desempenha um papel.
Adicionalmente, é alocado um circuito de controle 19 para o circuito em ponte de Wheatstone, veja por exemplo a Figura 3, o qual é utilizado para calibragem e recalibragem do circuito em ponte. A recalibragem é particularmente vantajosa se, após o uso intensivo ou o uso por um longo tempo do dispositivo de medição 10 de acordo com a invenção, ocorrer um grau de desgaste ou envelhecimento, por exemplo, da mola. O circuito de controle pode ser utilizado para recalibrar o ponto zero do circuito em ponte de Wheatstone simplesmente neste contexto de modo que o dispositivo de medição 10 de acordo com a invenção permaneça totalmente funcional. Neste contexto, o circuito de controle também pode estar localizado em uma distância a partir do circuito em ponte real, por meio do que o reajuste (recalibragem) correspondente ou também o ajuste inicial do circuito em ponte pode ser realizado com software utilizando um microprocessador correspondente. Aqui, todo o circuito de controle também pode ser realizado em um circuito integrado que é extremamente pequeno e somente requer pouco trabalho de projeto e uma pequena quantidade de espaço. O que foi dito anteriormente também se aplica por analogia para as modalidades adicionais do dispositivo de medição 10 de acordo com a invenção, como apresentado nas figuras 4 a 6. Aqui, as ilustrações destas modalidades estão essencialmente limitadas ao corpo de medição 3 e ao primeiro e segundo sensores de deformação 4,7.
Na modalidade de acordo com a figura 4, o corpo de medição 3 é formado por uma barra elástica 12. Com isto, é conhecido que, se ela for de forma correspondente expandida ou comprimida, ela se torce ao redor de seu eixo geométrico longitudinal do corpo sólido 6. Devido ao enrolamento em espiral correspondente dos dois sensores de deformação 4, 7, um destes é alocado para uma área da barra elástica 12 que é comprimido com a torção. É possível ainda que os dois sensores de deformação sejam alocados, em cada caso à área expandida e comprimida.
Em contraste à modalidade apresentada na figura 1, na figura 4, as voltagens correspondentes para cada um dos fios condutores 15 formando o primeiro e o segundo sensores de deformação 4, 7, respectivamente, são capturadas separadamente. Ou seja, os fios condutores 15 são enrolados separadamente e não são conectados um com o outro em uma extremidade.
Na modalidade de acordo com a figura 5, uma barra elástica 12 é novamente utilizada como um corpo de medição 3. Neste caso, a disposição do fio condutor 15 para o primeiro e segundo sensores de deformação 4,7 é a mesma que na Figura 1. Ou seja, essencialmente somente um fio condutor 15 é utilizado e a voltagem é capturada na extremidade 16, enquanto que a fonte de energia é conectada com as extremidades individuais 17,18.
Na última modalidade, de acordo com a figura 6, uma barra de curvatura 26 é utilizada como um corpo de medição 3 como uma simplificação da invenção. Assim como os outros corpos de medição 3 de acordo com as modalidades anteriores, este também é elasticamente deformável, por meio do que na Figura 6 a barra de curvatura 26 é desviada lateralmente quando o primeiro e segundo objetos 1,2 se aproximam. Um certo desvio lateral já existe no estado inicial dos objetos 1,2, de modo que esta curvatu- ra é aumentada durante o modo de se abordar correspondente. O primeiro sensor de deformação 4 é disposto em um lado da barra de curvatura 26, o qual é geralmente formado a partir de um perfil plano. Na ilustração apresentada na figura 6, o sensor é disposto na área comprimida do corpo de medição 3. É possível utilizar somente este primeiro sensor de deformação 4. Se pelo menos o segundo sensor de deformação 7 também for utilizado, este é posicionado no lado oposto da barra de curvatura 26, ou seja, na parte expandida do corpo de medição e ao longo do eixo geométrico longitudinal do corpo de medição.
Se forem utilizados dois sensores de deformação 4, 7, o circuito em ponte correspondente de acordo com a figura 3 pode ser utilizado novamente.
De acordo com a invenção, um método e dispositivo de medição são proporcionados de acordo com várias modalidades, os quais permitem uma medição muito precisa e muito rápida de um caminho de forma correspondente percorrido ou da posição dos objetos se movendo em relação uns aos outros. Tais objetos se movendo em relação uns aos outros existem, por exemplo, em uma válvula, em um restritor, em um sistema de válvula de jato de ar (sistema de segurança contra estouros) ou em outros dispositivos utilizados na extração de petróleo e de gás natural A invenção pode assim ser utilizada, por exemplo, para capturar a posição precisa de uma corrediça de válvula em uma válvula, por meio do que a abertura da válvula é conhecida em todos os momentos devido à posição da corrediça da válvula.
Adicionalmente, de acordo com a invenção, a disposição do sensor é independente de temperatura e independente de pressão e a disposição do sensor pode ser formada diretamente dentro ou sobre a superfície de um corpo de medição correspondente ou afixada com o mesmo. O corpo de medição somente deve ser suficientemente elasticamente defor-mável de modo a apresentar uma área comprimida e uma área expandida para o uso de dois sensores de deformação.
REIVINDICAÇÕES
Claims (22)
1. Método de medição para a medição de um caminho percorrido por um primeiro objeto (1) em relação a um segundo objeto (2), por meio do que um corpo de medição (3) é deformado pelo movimento relativo dos objetos (1, 2) e pelo menos um primeiro sensor de deformação (4) designado para o corpo de medição (3) converte a deformação do corpo de medição em um primeiro sinal de medição e então um dispositivo de avaliação (5) converte o sinal de medição pelo menos na informação a cerca do caminho percorrido, caracterizado pelo fato de que o corpo de medição (3) passa por uma deformação na qual ele é expandido em uma área ao longo do eixo geométrico longitudinal do corpo de medição (6) e comprimido em uma área adicional ao longo do eixo geométrico longitudinal do corpo de medição (6) por meio do que o primeiro sensor de deformação (4), dependendo da disposição, é expandido ou comprimido em uma das áreas e uma alteração em uma propriedade física do primeiro sensor de deformação (4) causada pela expansão / compressão é emitida como o primeiro sinal de medição.
2. Método de medição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o corpo de medição (3) se torce durante sua deformação e o primeiro sensor de deformação (4) é essencialmente enrolado de forma espiral ao redor de seu eixo geométrico do corpo de medição (6) e dependendo da direção de deformação da torção é expandido ou comprimido.
3. Método de medição, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que pelo menos um segundo sensor de deformação (7) disposto essencialmente de forma espiral ao redor do eixo geométrico longitudinal do corpo de medição (6) na direção oposta ao primeiro sensor de deformação (4) emite um segundo sinal de medição.
4. Método de medição, de acordo com uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que os primeiro e segundo sinais de medição são avaliados conjuntamente para compensar a variação de temperatura particular e são convertidos em informação a cerca do caminho percorrido.
5. Método de medição, de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracterizado pelo fato de que os primeiro e segundo sensores de deformação (4, 7) e o corpo sólido (3) são dispostos em um circuito elétrico em ponte (8), especialmente um circuito em ponte de Wheatstone, para medir a resistência elétrica como uma propriedade física.
6. Dispositivo de medição (10) para a medição de um caminho percorrido por um primeiro objeto (1) em relação a um segundo objeto (2) com pelo menos um corpo de medição (3) que pode ser deformado pelo movimento relativo, para o qual pelo menos um primeiro sensor de deformação (4) é alocado para produzir um sinal de medição correspondendo à deformação, caracterizado pelo fato de que o corpo de medição deformado (3) é expandido em uma área ao longo de seu eixo geométrico longitudinal do corpo de medição (6) e é comprimido em uma área adicional ao longo de seu eixo geométrico longitudinal do corpo de medição (6), por meio do que o primeiro sensor de deformação (4) é essencialmente posicionado ao longo de uma das áreas; o dispositivo de medição compreendendo adicionalmente um dispositivo de avaliação para converter um sinal recebido do primeiro sensor de deformação em pelo menos uma informação acerca do caminho percorrido.
7. Dispositivo de medição, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a deformação do corpo de medição (3) é uma deformação de torção em relação ao eixo geométrico longitudinal do corpo de medição (6) e o primeiro sensor de deformação (4) é posicionado essencialmente de forma espiral ao redor do eixo geométrico longitudinal do corpo de medição (6).
8. Dispositivo de medição, de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que um segundo sensor de deformação (7) é disposto essencialmente de forma espiral ao redor do eixo geométrico longitudinal do corpo de medição (6) na direção oposta ao primeiro sensor de deformação (4).
9. Dispositivo de medição, de acordo com uma das reivindicações 6 a 8, caracterizado pelo fato de que o sensor de deformação (4, 7) apresenta uma propriedade física que se altera quando da expansão ou compressão, alteração esta que resulta em uma alteração do sinal de medição.
10. Dispositivo de medição, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a propriedade física é a resistência elétrica.
11. Dispositivo de medição, de acordo com uma das reivindicações precedentes 6 até 10, caracterizado pelo fato de que o corpo de medição (3)éuma mola (11),
12. Dispositivo de medição, de acordo com uma das reivindicações 6 a 10, caracterizado pelo fato de que o corpo de medição (3) é uma barra elástica (12).
13. Dispositivo de medição, de acordo com uma das reivindicações 6 a 12, caracterizado pelo fato de que o sensor de deformação (4, 7) é um condutor (14) disposto na superfície (13) do corpo de medição (3) e eletricamente isolado do mesmo.
14. Dispositivo de medição, de acordo com uma das reivindicações 6 a 13, caracterizado pelo fato de que o condutor (14) é um fio condutor (15) fixo na superfície (13) do corpo de medição (3).
15. Dispositivo de medição, de acordo com uma das reivindicações 6 a 14, caracterizado pelo fato de que o fio condutor (15) é colado.
16. Dispositivo de medição, de acordo com uma das reivindicações 6 a 15, caracterizado pelo fato de que os primeiro e segundo sensores de deformação (4, 7) são conectados em uma extremidade (16) um com o outro e em suas outras extremidades (17,18) em cada caso com uma fonte de energia.
17. Dispositivo de medição, de acordo com uma das reivindicações 6 a 16, caracterizado pelo fato de que pelo menos os primeiro e segundo sensores de deformação (4, 7) são conectados em um circuito em ponte (8), especialmente um circuito em ponte de Wheatstone (9).
18. Dispositivo de medição, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o corpo de medição (3) é eletricamente condutor e é conectado no circuito em ponte (8,9).
19. Dispositivo de medição, de acordo com uma das reivindica- ções 6 a 18, caracterizado pelo fato de que o corpo de medição (3) é eletricamente isolado em relação ao primeiro e / ou segundo objeto (1,2).
20. Dispositivo de medição, de acordo com uma das reivindicações 6 a 19, caracterizado pelo fato de que o circuito em ponte (8, 9) é conectado com um dispositivo de avaliação (5).
21. Dispositivo de medição, de acordo com uma das reivindicações 6 a 20, caracterizado pelo fato de que é designado para o circuito em ponte (8,9) um circuito de controle (19).
22. Dispositivo de medição, de acordo com uma das reivindicações 6 a 21, caracterizado pelo fato de que o circuito de controle (19) é formado com conexões correspondentes como um circuito integrado.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| B09A | Decision: intention to grant [chapter 9.1 patent gazette] | ||
| B16A | Patent or certificate of addition of invention granted [chapter 16.1 patent gazette] |
Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 10 (DEZ) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 20/12/2016, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS. |
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| B21F | Lapse acc. art. 78, item iv - on non-payment of the annual fees in time | ||
| B24J | Lapse because of non-payment of annual fees (definitively: art 78 iv lpi, resolution 113/2013 art. 12) |