[发明专利]周期性传感器阵列

权利要求书

1.一种在重力场内的非直传感器阵列，所述非直传感器阵列包括：

具有已知尺寸的刚性体，所述刚性体通过具有已知尺寸的接头分隔开，

所述接头具有柔韧性，所述柔韧性具有选自(1)无扭曲的两个弯曲以及(2)一个弯曲和一个扭曲中的两个自由度，

所述自由度中的每个在所述接头长度上是单调且恒定的，

所述刚性体和接头定义由在第一顶点相交的直线段组成传感器路径，

当所述阵列为直的时，所述直线段的长度等于在相邻接头之间的轴向中心至中心距离，

所述直线段在倾斜时与所述刚性体的倾斜可操作地相关联，

所述传感器路径在具有至少二维的表面内，

所述传感器路径周期性地包围具有至少二维的中轴，

沿所述中轴的第二顶点，所述第二顶点与所述第一顶点可操作地相关联以表示沿所述中轴的所述传感器路径的第一顶点的位置，

所述传感器路径沿所述中轴是可延伸且可压缩的而不改变所述传感器路径的路径长度，

在沿所述传感器路径的一定间隔处选择的刚性体组，以表示所述传感器路径的形状，

所述选择的刚性体组具有重力传感器，所述重力传感器用于在所述重力场中对每个选择的刚性体测量所述选择的刚性体的至少一个自由度的倾斜，

所述选择的刚性体中的至少一个在世界坐标系中具有已知位置和取向，

所述阵列适于测量所述表面的至少二维形状、所述中轴的至少二维形状，以及在所述重力场内来自每个选择的刚性体的所述取向的在所述世界坐标系中沿所述中轴的所述第二顶点的位置，

其中所述传感器阵列形成周期性围绕在圆柱形表面内的所述中轴的非直路径，所述刚性体通过具有柔韧性的所述接头分离。

2.根据权利要求1所述的传感器阵列，其中所述路径大致为螺旋线，所述螺旋线在应用轴向压缩时随着其封闭而横向扩展以紧密配合所述圆柱形表面，其中所述螺旋线被轴向加载，并且其中保持所述传感器阵列与所述圆柱形表面之间的紧密接触。

3.根据权利要求2所述的传感器阵列，其中所述螺旋线被配置为以下中的一种或多种：在抗扭曲的管的总体包封内的所述刚性体的段；在短的柔性接头中的所述刚性体的段，所述接头足够短以阻止形成S形曲线；在沿段的长度抗扭曲的总体包封内的所述刚性体的段，不管包含在内的所述阵列的机械性质如何。

4.根据权利要求1所述的传感器阵列，其中所述路径为在所述表面内的波状或Z字形，所述表面大致为垂直的、非水平、平面的或弯曲的。

5.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的传感器阵列，其中所述选择的刚性体组包括全部所述刚性体。

6.根据权利要求1所述的传感器阵列，其中所述选择的刚性体组具有表示所述传感器路径的倾斜，并且任何剩余刚性体的倾斜对于那些相邻于所述剩余刚性体选择的刚性体是多余的。

7.根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的传感器阵列，其中附接到平面挠曲带状物的所述刚性体能够在相邻刚性体之间以一个自由度弯曲并以一个自由度扭曲，并且不能够在所述带状物的所述平面内弯曲，其中所述带状物形成在刚性体之间的所述接头。

8.根据权利要求1所述的传感器阵列，其中所述传感器阵列的所述接头固有地抗扭曲。

9.根据权利要求1所述的传感器阵列，其中所述传感器阵列在能够剪切和压缩的介质中的圆柱形表面内形成螺旋线，所述圆柱形表面封闭所述中轴，并且所述中轴表示所述介质的形状，因为所述介质通过剪切而横向于所述中轴变形并且通过压缩而轴向于所述中轴变形。

10.根据权利要求9所述的传感器阵列，其中所述螺旋线的所述间隔是大的，其中所述传感器阵列与所述圆柱形表面之间的紧密接触被最大化。

11.根据权利要求9或权利要求10中任一项所述的传感器阵列，其中所述传感器阵列的所述螺旋线在所述介质中的井孔或隧道中，并且所述阵列与沿所述阵列的长度的所述井孔或隧道的内表面重复接触。

12.根据权利要求1所述的传感器阵列，进一步包括容纳管以容纳所述阵列，所述容纳管添加弯曲刚度，所述添加的刚度加强在套管或无套管井孔内的可预测形状。