基于光纤陀螺的井下仪自身定位系统设计

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长期以来,钻井法广泛应用于煤炭行业及其它基础工程的凿井中,但在钻井过程中,假若井筒偏斜大或井径有误,轻则返工,重则报费,浪费很大。为保证工程质量,必须确定井下仪位置,正确掌握井简的钻进偏斜值大小及其深度。原先采用的导向钢丝绳定向,磁通门定向等自身定位方法,由于器件自身性能或周围环境的影响,应用范围受到限制。  针对目前这种情况,本文设计了一种基于光纤陀螺的井下仪自身定位系统来实现井下仪定位的方案。文章首先介绍了井下仪自身定位技术的国内外发展状况,其次在详细介绍井下仪结构,自身定位原理及光纤陀螺工作原理上,对定位方案进行分析与比较,确定采用基于光纤陀螺的定位方案。根据系统的性能和功能要求,综合运算速度、成本、体积等几个方面因素,本系统选用高精度光纤陀螺仪,采用STC12C5A60S2作为主控制器,建立系统的硬件结构,并对各个功能模块进行单独设计,主要包括MCU模块的设计,放大电路模块的设计,数据转换模块的设计,电源模块的设计等。在硬件设计完成的基础上,进行软件的设计,主要包括主程序及其各子程序的设计,所采用的零点渐变算法和积分算法。  MATLAB编程实现井下仪的动态运行仿真。搭建电动旋转平台,调试硬件电路,编写整个系统测试程序,运行电动旋转平台,测试定向系统,得出光纤陀螺旋转角度,输出相应的PWM波,分析实验结果,得出结论。该系统硬件结构简单、调试方便、抗干扰性强,有较强的实用价值。
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