迷你PBO钻孔适配器

Andre Basset and Mark Murray,UC Berkeley地震实验室

描述:

我们设计了一个适配器,将扼流圈天线和Scign D3适配器连接到6 5/8“直径钢钻孔套管,用于迷你PBO站点。钻孔适配器可容纳钻孔顶部以进行维护透露孔仪表,可以使用力定心系统在垂直和水平轴上以高精度重新定位,该系统可确保正确的方位角对齐。


第一个设计:

目前在ohlone(OHLN)采用的第一个设计,包括〜3英寸宽6.5“矩形钢塞,两端圆形,以配合在钻孔壳体内。该插头通过壳体螺栓固定,在任何一端(总共4个)有2个螺栓。一个1 1/4“螺纹板焊接到顶部。但是,当它变得很明显,需要去除适配器时,需要移除适配器,以便在井下仪器处保持维持,例如孔隙压力传感器,我们意识到缺乏在钻入钻孔壳体中的孔处加工精度并在使用7“管道,小腿适配器和扼流圈天线时,在相位中心允许在相位中心允许约5mm的水平运动。旋转轴沿着矩形适配器的长轴位于插头两端的两个附接螺栓之间。

如果必须将第一个井眼适配器移开才能进入井眼,那么第一个井眼适配器是不可接受的。因此,我们拒绝了这种设计,因为它不能确保天线的长期定位稳定性。


当前的设计:

适配器照片

目前的设计将在2003年1月安装在SBRN,由两个改进的11“直径不锈钢法兰组成。下滑和焊接式法兰将焊接到6 5/8”钻孔套管的顶部上第二个法兰的水平表面(见照片)。上盲法兰位于下法兰的上表面,将螺栓安装在使用4个3/4" × 3"不锈钢螺栓。这个上法兰还提供了一个安全的安装点,用于连接到SCIGN DC3适配器的1 1/4”不锈钢(SS)管。

两个半英寸不锈钢销子压入下法兰,定位精度高(半径为7.500" +/-0.001"),定义了与上法兰的接触补丁。上法兰加工两个匹配孔,定位精度高(半径7.500" +/-0.001"),孔直径精度高(+0.005"/-0.000")。这些因素决定了重新安装的精度,因此要求有紧密的公差。其中一个销钉是偏置的,以确保方向对准。

上部法兰和附件(扼流圈天线,小腿适配器和管道)的组合导致厚重的负载,可以是笨重的处理。完整的设置重约40-45磅,大部分重量由25磅上法兰组成。为了最大限度地减少损坏上法兰的接触环并帮助对准的可能性,销钉的顶部是圆形的。

选择304型不锈钢作为法兰,因为其可承受性、可焊接性、耐腐蚀和耐刮伤。

从上部和下凸缘上的匹配螺栓孔切割槽,以允许在使用11“护罩或盖子时的GPS天线电缆。当使用僵硬的低损耗电缆(Hard-Line)时,这些槽是必不可少的柔性制造商电缆。另一种方法是在顶部法兰上钻一个略微钻孔的大孔,用于电缆接入。但是,在不严重损坏硬线缆的情况下,移除上部法兰和天线将更加困难。


可能的错误来源:

有许多潜在的误差源可能会影响相位中心的位置或视位置。

当重新定位上法兰时,水平“倾斜”将限于上法兰两个孔所需的配合空间和下法兰中使用的两个1/2”销钉的外表面精度。实际上,这应该是相当小的,大约0.005"(或0.013毫米)。

上下法兰之间的接触环内径为6.72”,外径为8.5”。法兰表面没有被加工成平面。两个销子不是对称的,所以法兰必须在同一个方向重新安装,因此法兰上的接触点不会改变。污物或其他外来物质的引入会造成上法兰的垂直偏移和天线相位中心的偏移。

例如,在接触贴片的内边缘上的0.5mm粒子将转化为使用7英寸,1 1/4“直径管(12.6”总长度的约1mm的相位中心的水平偏移到从上法兰到阶段中心)将钻孔适配器连接到Scign适配器。

四个螺栓的不均匀拧紧也可能导致相位中心的转变,特别是如果某些螺栓松动。该问题的大小尚未确定。建议螺栓均匀地收紧螺栓,建议平等地破坏凸缘上的力接触贴片。

另一个误差来源可能与位于相中心下方的扁平金属平面有关。这可能包括近场信号散射和天线场模式由于电磁耦合的变化。在这种情况下,信号散射不应成为因素,因为在井眼适配器和天线底座之间的井眼适配器的周长周围使用了垂直金属护罩。来自井眼适配器和金属护罩的电磁耦合可能会成为一个问题,必须进行测试。只要将导电材料放置在天线的近场,就会产生感应电流耦合(Elosegui et al. 1995)。


未来计划:

我们计划于2003年1月在San Bruno (SBRN)现场安装并测试井眼适配器。安装类似于OHLN安装(请参见照片),将包括由12“直径钢管构造的护罩,该钢管延伸到距离扼流圈天线下方的矩形基座。另外,将用于提高安全性的适配器和Scign高大的radome,并通过Ashtech Microz。由于接收器和天线之间的长距离,工厂GPS电缆将用1/2“低损耗同轴电缆代替。

我们计划使用近距离接近的两个同时运行的临时站点进行近场信号散射和电磁耦合进行测试。一座纪念碑将复制迷你PBO纪念碑,包括钻孔套管,钻孔适配器,1 1/4“管道,小屋适配器和钢罩。第二,将是由垂直安装的螺纹杆上的扼流圈天线组成的简化纪念碑。

考虑到以下试验的各种迭代将进行:
1.从水平平面进行近场多路径,包括井眼适配器的上法兰和下护套套管。
2.从护罩的上垂直圆柱形部分近场多路径。
3. GPS天线和钢护罩和适配器之间的耦合。


相片:


上部和下法兰

在上部法兰下面

在较低的法兰

下法兰上盖

部分组装

原理图:

成本:
全部的:〜500美元
(2)法兰130美元
加工360美元

上法兰:
五金:304不锈钢6寸盲型法兰〜$ 56
加工:1 1/4“NPT孔(用于管道)(〜80美元),在(1)孔中的切割槽,(2)半英寸高精度孔(用于销钉)

降低法兰:
硬件:304不锈钢6寸滑动和焊接式法兰〜$ 56
加工:在(1)孔中切槽,(2)半英寸高精度压配合销钉



吟游诗人回家

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最后修改日期:太平洋时间2002年12月20日星期五13:05:44