[发明专利]光纤陀螺测斜仪

说明书

技术领域

本发明涉及煤炭，铁矿，石油勘探钻孔领域，尤其涉及一种光纤陀螺测斜仪。 

背景技术

目前我国煤炭，铁矿，石油勘探过程中急需对勘探钻孔定向，由于是在铁矿地区及铁套管内定向，所以原有的普通测斜仪很难满足要求，它测钻孔方位角主要依靠指南针或磁敏元件定向，在磁性矿地区或在铁管中，由于指南针或磁敏元件的磁感应受到磁性体的影响屏蔽了，钻孔的方位角难以确定。我国目前使用的测斜仪不能满足高精度的测斜定向，其主要原因就是目前国内外在这一领域一般采用的是电子陀螺测斜仪，它也能在磁性矿地区或在铁管中测斜定向，主要的问题是累计误差很大，精度不高，很难满足野外对勘探钻孔的测斜高精度定向要求。 

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是：提供一种能在磁性矿地区及在铁套管中测量钻孔的方位的光纤陀螺测斜仪。 

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案来实现的： 

一种光纤陀螺测斜仪，其中，所述光纤陀螺测斜仪由地下探头与地面仪器两部分构成，所述地下探头包括一个光纤陀螺传感器、一个X方向伺服加速度计传感器、一个Y方向伺服加速度计传感器和一个信号采集存储处理系统，所述地面仪器包括一个单片机，所述光纤陀螺传感器、X方向伺服加速度计传感器以及Y方向伺服加速度计传感器分别连接于所述信号采集存储处理系统的一端，所述信号采集存储处理系统的另一端连接于所述单片机。 

作为优选，所述单片机为笔记本电脑。 

由以上方案可知，本发明的有益效果为： 

相比现有技术，本发明采用光纤陀螺仪自动寻北，通过硬件电路设计及软件算法，能完成自动寻北功能，每个测点都是以地球的真北为零点而独立存在的数据，不存在累计误差，而且每个测点可达到3度以内的测量精度，特点：具有自动寻北，无零点漂移，抗震性强，不用电缆、携带方便等优点，是磁性矿地区及在铁套管内为钻孔定向理想的仪器设备。 

附图说明

图1为本发明的工作原理框图。 

图2为图1的分解图一。 

图3为图1的分解图二。 

图4为其顶角的倾斜偏移量示意图。 

图5为方位角的测量原理图。 

图6为方位角测量与顶角的倾斜偏移量的关系图一。 

图7为方位角测量与顶角的倾斜偏移量的关系图二。 

具体实施方式

为了使本领域技术人员能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图。 

请参阅图1所示，本发明提供了一种光纤陀螺测斜仪，其中，所述光纤陀螺测斜仪由地下探头与地面仪器两部分构成，所述地下探头包括一个光纤陀螺传感器、一个X方向伺服加速度计传感器、一个Y方向伺服加速度计传感器和一个信号采集存储处理系统，所述地面仪器包括一个单片机，所述光纤陀螺传感器、X方向伺服加速度计传感器以及Y方向伺服加速度计传感器分别连接于所述信号采集存储处理系统的一端，所述信号采集存储处理系统的另一端连接于所述单片机。作为优选，所述单片机为笔记本电脑。其中，X方向伺服加速度计传感器是用于测量钻孔在X方向的倾斜偏移量，Y方向伺服加速度计传感器是用于测量钻孔在Y方向的倾斜偏移量，分解图见图2、图3。图4为其顶角的倾斜偏移量示意图。 

如图5所示，当钻孔在X轴方向倾斜偏移为X′，在Y轴方向倾斜偏移为Y′时，其平行四边形的对角线长度R即是该点的顶角水平投影偏移。方位角的测量原理如图5所示。假设探头放入孔中无自转，只有倾斜，则图4中的α即是钻孔方位角，但实际中探头放入孔内后不可避免地会任意转动，此时由伺服系统控制光纤陀螺从东南西北四个方向测出其旋转角度ω，由X、Y两个传感器算出R边相对北方向的α，方位角Z＝α-ω，即得到实际钻孔真北方位角Z。 

光纤陀螺由伺服系统控制以每秒10度的角速度旋转，首先校准零位，再从东南西北四个方向分别采样，每次需要停70秒钟，等待采样完成。采集到的方位信号送入高速单片计算机系统，由专用算法计算出真北方向，只要启动电脑中的测斜程序，给探头一个发一个启动指令，全部采集存储工作均由地下探头自动完成。上位机工作界面采用VB语言编制，中文菜单、自动汇制钻孔的地下空间位置图，操作简便实用。