随着时代的发展，科技的进步，石油勘探开采过程中的重要技术——定向钻井技术在岩石钻孔、隧道钻进、水下布局、建筑等领域同时得到了广泛的应用。定向钻井技术的工作参数主要包括钻井过程中各点的倾斜角、方位角和工具面角，而利用测斜传感器就可完成对这三个参数的测量。在理论研究的基础上，结合实际需要，本次课题研究设计了一款智能测斜传感器。智能测斜传感器是一种三自由度定位装置，它由加速度传感器、磁阻式磁强传感器和单片机组成。论文详细介绍了采用三轴正交加速度传感器测量地球重力矢量和三轴正交磁强传感器测量地磁场矢量的测斜原理，推导出了倾斜角、方位角和工具面角的数学模型，并阐述了差容式力平衡加速度传感器、磁阻式磁强传感器的工作原理及测斜仪的结构设计。测斜传感器内置了单片机对数据进行采集、处理、存储和传输，采用温度传感器测量环境温度，用于传感器的温度补偿，在姿态计算时进行必要的修正。单片机选用SST89E564RD，它自带看门狗，负责监视CPU的运作，保证程序的可靠工作。因为井下空间狭小，A／D和数据存储均选用串行芯片，既节省资源，又使硬件连线变得比较简单，从而可以保证在印制板很窄时容易走线。井下与地面的数据通信一直是定向钻井的技术难题，信号的传输途径有两种：有线和无线。近年来，无线传输中的泥浆脉宽调制方法引起各方关注，但由于数据流量稀疏，地下磁场环境极其复杂等制约了其在测井中的应用。电流环技术由于它的抗干扰性强、传输距离远，越来越多的被应用在工业环境的信息传输中。在设计时，考虑到实用性和廉价性，选择了电流环作为信息传输途径。论文分析了数据远距离传输方法，详细论述了电流环的工作原理，设计了电流环接口电路。本文介绍的电流环与RS—232接口的方法大大提高了串行通信的距离和抗干扰能力。地面监控程序的设计是整个系统设计的重要组成部分之一。我们采用Delphi语言作为软件平台，利用多线程来实现监控、显示等功能。本文分别从硬件和软件两方面对智能测斜传感器进行了研究，针对传感器做了误差分析，并对主要的误差源作了软件补偿。