专利名称：连续测斜仪测量模块的利记博彩app
技术领域：
本实用新型涉及石油测井领域中，能够进行倾斜角和方位角测量的装置，特别涉
及一种能够测量井眼轨迹的连续测斜仪测量模块。
背景技术：
斜度和方位是石油测井中的必测项目，即通过连续测斜仪测量井眼的轨迹，测量 结果用于评估钻井质量，并为其后的固井和采油工程提供依据。连续测斜仪的基本测量原 理为通过重力和磁场敏感元件，分别敏感大地重力场三个正交轴的矢量分量，和地球磁场 三个正交轴的矢量分量，然后采集各分量的数据，并以此计算出斜度和方位。在用仪器大多 都采用石英加速度计和磁通门作为敏感元件，通过多年应用，逐渐显现出其不足之处，具体 包括 1)抗振性能差，易于损坏。石英加速度计是根据惯性原理设计而成，将输入加速度 转换成其挠性摆片的微小位移，通过伺服反馈回路施加反馈力加以平衡，进而测量加速度 的大小。为达到测量精度的要求，挠性摆片的厚度比较薄，因此其抗振性能较差，使得仪器 的返修量加大。 2)仪器调校困难。石英加速度计和磁通门都是单轴的敏感元件，而重力场和地磁 场的测量必须各自采用严格正交的三个轴的敏感量来计算，为此，连续测斜仪中必须安装 三个严格正交的加速度传感器和三个严格正交的磁通门传感器，为达到严格的正交安装， 调校过程极其复杂。另外，连续测斜仪的使用环境也非常恶劣测井车奔赴测井现场的颠 簸、现场安装和拆卸等，都会使仪器产生很大的振动，从而造成传感器的安装位置偏差，而 仪器维修人员很难对其进行调校。 3)仪器尺寸较长，不利于组合测井。由于采用螺丝孔固定安装，仪器线路骨架上必 须设计六个安装槽，而且必须成正交方式，从而加大了仪器的轴向尺寸。另外，由于传感器 需要大量的外部电路进行测量，电路的的供电电源也比较多，造成线路板的尺寸也比较大。 而现今测井仪器正在向集成化、小型化方向发展，较大尺寸的仪器不符合现今的发展潮流。
发明内容为克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种抗振性能好、尺寸小、 使用简便的连续测斜仪测量模块，本实用新型的技术方案是连续测斜仪测量模块，包括加 速度传感器、磁传感器，加速度传感器为微电子机械系统MEMS，每个微电子机械系统MEMS 提供X、 Y两个轴，由两个微电子机械系统MEMS组成三轴正交系统，三轴正交系统连接到单 片机，还包括温度传感器，温度传感器和磁传感器分别连接到单片机，单片机连接数据采集 系统。 所述的磁传感器本身可提供三个成正交关系的三个轴，每个轴分别对应三个地磁 向量分量中的一个，型号为HMC1043。 磁传感器连接到单片机是指，磁传感器通过两级放大电路、A/D模数转换器连接到
3单片机，两级放大电路由串接的型号为AD8231、0PA333的放大器组成。 本实用新型可以带来以下效果 本实用新型采用了 MEMS加速度传感器，加速计尺寸仅为9. 2X9. 2mm，因而本实用 新型体积很小。 由于本实用新型采用的传感器是集成了两轴和三轴严格正交的微型传感器，使得 标校过程非常简单，使用便捷，抗振性能得到很大提高。
图1本实用新型原理框图。 图2磁传感器及信号放大电路。 图3通讯与数据采集电路。 图4电源电路。 图5本实用新型中加速度传感器结构示意图。 图2、图3中，M_SET表示置位信号，M_RESET表示复位信号，_CS0、 _CS1、 _CS2分 别为三片AD8231的片选信号，A0、A1、A2为AD8231的增益选择信号，Xout+、 Xout-、 Yout+、 Yout-、Zout+、Zout-分别为磁传感器输出的X、Y、Z地磁分量(差分输出)，Mx、My、Mz为三 个地磁分量的中间输出，MX_SIG、 MY_SIG、 MZ_SIG为输入到AD7980的三个地磁分量信号。 ADC_SCK、ADC_CNV、 ADC_SD分别为控制AD7980的时钟信号、转换信号、数据线，_AC_CS_1、_ AC_RST_1、 AC_CS2、AC_RST2分别为两片加速计的片选、复位信号，SPI BUS表示SPI总线。
具体实施方式本实用新型为了解决背景技术中所描述的连续测斜仪产品所存在的缺陷，而提出 了一种采用MEMS(MicroElectromechanical System,即微电子机械系统)传感器设计的连 续测斜仪测量模块。由于采用的传感器是集成了两轴和三轴严格正交的微型传感器，使得 小型化得以实现，标校过程也非常简单，抗振性能得到很大提高。 1)MEMS加速计具有抗冲击性能好、不易损坏的特点，其最大抗冲击力可达到 3500g。每个MEMS加速计可提供X、 Y两个轴，而尺寸仅为9. 2 X 9. 2mm，使用时采用两片可 组成三轴正交系统，并且加速度输出为数字量，省去了伺服反馈回路及放大采样电路，可大 大縮小电路板尺寸，从而可将仪器做的非常小。 安装示意图如图5所示，安装时一个加速计水平安装另一个垂直安装，安装时令 XI轴垂直于X2、 Y2轴所确定的平面，这样XI、 X2、 Y2就组成了一个成正交关系的三轴坐标 系统。 2)仪器计算自身姿态角时需使用成正交关系的三个重力向量分量Ax、Ay、Az及三 个地磁向量分量Mx、 My、 Mz，由于采用机械式调整传感器位置困难，所以本仪器采用软件方 法对传感的安装误差进行补偿。 操作方法为将仪器固定在效验台上，通过调整仪器姿态使其处于9个特定姿态， 记录下仪器在各姿态下的传感器输出值，结合在相应姿态下的理论值，通过公式(1-1)、公 式(1-2) PC机效验软件可自动计算出24个修正系数，并保存到仪器的EEPR0M中，实际测量 时仪器自动应用修正系数对传感器测量值进行修正，然后使用修正后的值计算自身的姿态角。 经实践证明，软件方法操作简单，并且经过对传感器测量值补偿后仪器计算出的
姿态角完全满足精度要求。
表1 :用于标效的仪器姿态
仪器姿态倾角重力工具面角方位角
19000
2901800
390180180
490900
5902700
690270180
702700
8180900
918090180 加速度传感器安装误差补偿公式
Am+一
fez Ax， Ay， Az——x， y， z加速度计的输出； Gx， Gy， Gz——x， y， z方向的真实重力加速度分量； ki-各项修正系数(共12个)； 磁传感器安装误差补偿公式
船An-他_聊=+一 砂
胞他 Mx， My， Mz-x， y， z石兹通门的输出； Hx， Hy， Hz——x， y， z方向的真实磁场强度分量； hi-各项修正系数(共12个)。
以下结合附图和实施例，来进一步说明本实用新型的具体电路实现原理。 1.原理框图 连续测协仪工作时连续采集三个加速度传感器、三个磁传感器、温度传感器数据，
并应用传感器修正系数对采集的数据进行补偿，然后计算出仪器的倾角和方位角，通过串口将仪器姿态信息传给数据采集系统。[0039] 2.磁传感器及信号放大电路 本部分采用HMC1043磁阻传感器测量地磁场强度，传感器输出信号经两级放大电路后供给A/D采集芯片。两级放大电路由串接的型号为AD8231、 0PA333的放大器组成。[0041] 3.通讯与数据采集电路 本部分电路实现传感器数据采集和与数据采集系统通讯的功能，型号为ATMEGA168的单片机通过SPI接口采集型号为ADIS16209加速度传感器数据，通过型号为AD7980的模数转换器采集磁传感器数据，与数据采集系统采用串口通讯，数据采集系统可实时读取仪器的姿态信息。[0043] 4.电源电路 本部分电路为其它部分提供稳定的电源输出，包括2. 5V、3. 3V和5V输出。由型号为ADR431的基准电压芯片和型号为LT1761、LT1762、LT1763的线性调节器芯片构成。
权利要求一种连续测斜仪测量模块，包括加速度传感器、磁传感器，其特征是，加速度传感器为微电子机械系统MEMS，每个微电子机械系统MEMS提供X、Y两个轴，由两个微电子机械系统MEMS组成三轴正交系统，三轴正交系统连接到单片机，还包括温度传感器，温度传感器和磁传感器分别连接到单片机，单片机连接数据采集系统。
2. 根据权利要求1所述的一种连续测斜仪测量模块，其特征是，所述的磁传感器本 身可提供三个成正交关系的三个轴，每个轴分别对应三个地磁向量分量中的一个，型号为 HMC1043。
3. 根据权利要求1所述的一种连续测斜仪测量模块，其特征是，磁传感器连接到单片 机是指，磁传感器通过两级放大电路、A/D模数转换器连接到单片机，两级放大电路由串接 的型号为AD8231、OPA333的放大器组成。
专利摘要本实用新型涉及石油测井领域中能够进行倾斜角和方位角测量的装置，特别涉及一种能够测量井眼轨迹的连续测斜仪测量模块。为提供一种抗振性能好、尺寸小、使用简便的连续测斜仪测量模块，本实用新型的技术方案是连续测斜仪测量模块，包括加速度传感器、磁传感器，加速度传感器为微电子机械系统MEMS，每个微电子机械系统MEMS提供X、Y两个轴，由两个微电子机械系统MEMS组成三轴正交系统，三轴正交系统连接到单片机，还包括温度传感器，温度传感器和磁传感器分别连接到单片机，单片机连接数据采集系统。本实用新型主要用于测井领域中进行倾斜角和方位角测量。
文档编号G01R33/09GK201503268SQ20092030777
公开日2010年6月9日 申请日期2009年8月11日 优先权日2009年8月11日
发明者李成军, 王金贵 申请人:天津市泰华科技有限公司