[发明专利]一种加速度传感器与磁传感器同轴正交调整的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及石油仪器领域，尤其涉及一种对加速度传感器与磁传感器同轴正交要求非常高的仪器的同轴正交调整方法。

背景技术：

在石油钻井过程中，为了进行轨迹控制要进行轨迹测量，这就是“测斜”。所使用的仪器就称为“测斜仪”。每隔一定长度的井段测一个点，这些井段称为“测段”，这些点称为测点。测斜仪在每个点上测得的参数有三个，即井深、井斜角和井斜方位角。这三个参数就是轨迹的基本参数。按照发展顺序，有如下测斜仪：

1)、照相测斜仪原理：

利用小孔成像的光学原理，在工作时灯泡发光，将罗盘内测角装置的影像通过透镜成像在胶片上，使胶片感光，提出仪器后通过洗像液使胶片显影并读取数据；

2)、电子测斜仪原理：

单多点电子测斜仪采用三轴磁力仪和三轴或两轴重力加速度计测量井眼方位角和井斜角，每一个测点可以分别记录三个重力矢量、三个磁通门参数、探管温度、电池电压和井眼其它参数，并储存在探管的存储器内，提出仪器后再经过计算机或控制器把存储器里的数据进行回放、打印。随钻电子测斜仪的工作原理与单多点电子测斜仪基本一样，只不过不需要提出仪器便可通过其它传输通道将井底测量点的数据随时传输至地面的处理终端。

对于电子测斜仪而言，加速度传感器和磁传感器同轴正交的调整至关重要，同轴正交的精度决定着测量的倾角和方位角的精度。

在利用地磁来测量方位角的仪器中，需要三轴加速度传感器和三轴磁传感器采集的数据进行计算。为了保证方位角计算的精度，除了加速度传感器及磁传感器的精度、稳定性等对传感器硬件的严格要求之外，还需要对传感器做如下高精度微调：

A)三轴加速度传感器的正交性调整；

B)三轴磁传感器的正交性调整；

C)三轴加速度传感器和三轴磁传感器的同轴调整。

在三轴加速度传感器的正交性已经调整完毕的前提下，如何对三轴磁传感器的正交性以及三轴加速度传感器和三轴磁传感器的同轴进行调整，是现有技术亟待解决的问题。

发明内容：

本发明目的是用来弥补现有技术的不足，而提供一种对三轴磁传感器的正交性以及三轴加速度传感器和三轴磁传感器的同轴进行调整的方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

1、一种加速度传感器与磁传感器同轴正交调整的方法，其特征在于，该方法是通过以下步骤来实现的：

(1)、将杆子悬垂

将待调整的装有加速度传感器的杆子置于矫正台上，保证杆子能够保持悬垂，并且将水平仪放置与杆子垂直的剖面上，观察水平仪的气泡是否处于中央位置，以此来验证杆子是否处于悬垂状态；

(2)、将加速度传感器的Z轴与杆子的夹角调整为0，按以下步骤进行相应的调节：

(201)、将加速度传感器Z轴尽量调整成与地球重力方向平行的位置，水平旋转矫正台，观察加速度传感器X轴或者Y轴的读数与Z轴垂直的轴向；

(202)、分别记下加速度传感器X轴读数和加速度传感器Y轴读数；

(203)、对加速度传感器的Z轴进行微调，计算出每次微调后X轴读数与Y轴读数的平方和开方后的读数后，进行比较每次的读数计算结果，直到在水平旋转一周过程中X轴读数与Y轴读数平方和开方后的读数波动不超过重力加速度G的0.1％，此时加速度的Z轴与杆子夹角小于0.1°；

(3)、将磁传感器的Z轴与杆子的夹角调整为0

通过以下步骤进行调整：

(301)、将磁传感器在水平旋转矫正台旋转一周后，记录Z轴的读数在旋转过程中的最大值及最小值；

(302)、再次旋转使Z轴的读数达到最大值时，停止旋转，开始对磁传感器的Z轴进行调整，应该顺着地球磁力线方向对磁传感器的Z轴进行调整，直到Z轴的读数等于最大值和最小值的均值；同理，也可在Z轴的读数达到最小值处停止，逆着地球磁力线方向对磁传感器的Z轴进行调整；

(303)、重复上述步骤(301)、(302)的旋转过程及其调整过程，直到在水平旋转一周过程中磁传感器Z轴的读数波动不超过总读数的0.1％，此时Z轴与杆子的夹角小于0.1°；

(4)、调整加速度传感器和磁传感器的X轴方向

先将加速度传感器的X轴调整到与地球重力方向一致，然后通过旋转的方式调整磁传感器的X轴，由于加速度传感器的正交性已经满足，加速度传感器Z轴已经与杆子悬垂时的方向一致，加速度传感器的X轴和Y轴必然与杆子的方向垂直，加速度传感器X轴调整完毕后，按照以下步骤进行调整：