[发明专利]井下定向测量仪器加速度计及磁通门温度补偿装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种井下定向测量仪器加速度计及磁通门温度补偿装置及方法。

背景技术

在石油钻井行业的各种姿态角度测量过程中，需要使用加速度计和磁通门传感器实现重力场及地磁场的测量，并通过一定的数学模型方法实现定向参数测量，即井斜角、方位角、工具面角、磁性工具面角、重力场总量和地磁场总量的测量。

在石油钻井行业中，井眼轨迹测量所用到的仪器较多，目前随钻测量主要采用加速度计和磁通门传感器共同组成测量单元进行测量。钻井测量过程中，随着井深的增加温度也会相应的增加，从而导致加速度计及磁通门因温度变化而产生的测量精度的变化。传统的加速度计及磁通门测量电路如图1所示，三支加速度计及三支磁通门传感器都会随温度的变化而发生测量精度的变化；除加速度计本身的测量精度变化外，加速度计测量电路、磁通门测量电路、电压基准和AD转换等都会随温度变化，从而对测量精度产生影响。

发明内容

为了解决传统的加速度计及磁通门的测量精度受温度变化影响的技术问题，本发明提供井下定向测量仪器加速度计及磁通门温度补偿装置。

为了解决传统的加速度计及磁通门的测量精度受温度变化影响的技术问题，本发明还提供井下定向测量仪器加速度计及磁通门温度补偿方法。

本发明所采用的技术方案是：井下定向测量仪器加速度计及磁通门温度补偿装置，包括多路模拟开关、AD转换电路以及单片机，多路模拟开关与AD转换电路及单片机连接，AD转换电路与单片机连接；其中多路模拟开关还与井下定向测量仪器的X轴加速度计测量电路、Y轴加速度计测量电路、Z轴加速度计测量电路、X轴磁通门测量电路、Y轴磁通门测量电路、Z轴磁通门测量电路及温度测量电路连接，单片机还与井下定向测量仪器的对外接口连接。

基于上述井下定向测量仪器加速度计及磁通门温度补偿装置的温度补偿方法，包括以下步骤：

S1、读取AD转换电路的输出值；

S2、读取温度测量电路的温度输出值；

S3、判断温度输出值是否超出温度补偿范围，若是则通过对外接口输出错误码，若否则转入步骤S4；

S4、根据温度输出值，采用加速度计零位的温度补偿公式、加速度计灵敏度的温度补偿公式、磁传感器零位的温度补偿公式、磁传感器灵敏度的温度补偿公式分别计算对应的温度补偿参数；

S5、根据步骤S1读取的AD转换电路的输出值及步骤S4所得的温度补偿参数，计算补偿后的加速度计及磁通门的输出数值；

所述加速度计零位的温度补偿公式是：G0(t)＝b0+b1*t+b2*t²；加速度计灵敏度的温度补偿公式是：GS(t)＝f0+f1*t+f2*t²；磁传感器零位的温度补偿公式是：BO(t)＝B0+B1*t+B2*t²；磁传感器灵敏度的温度补偿公式是：BS(t)＝F0+F1*t+F2*t²；

所述加速度计零位的温度补偿公式、加速度计灵敏度的温度补偿公式为将在不同温度条件下测得的加速度计零位及灵敏度用最小二乘法分别拟合成的二次曲线；磁传感器零位的温度补偿公式及磁传感器灵敏度的温度补偿公式为将在不同温度条件下不同位置测得的磁通门零位及灵敏度用最小二乘法分别拟合成的二次曲线。

所述温度补偿范围在-20℃～175℃之间。

所述温度补偿参数保存在电路的非易失性存储器内。

所述加速度计零位及灵敏度的温度测量点包括：25℃、70℃、85℃、105℃、125℃、150℃及175℃。

与现有技术相比，本发明的优点及有益效果在于：能够对加速度计及磁通门的温度系数进行标定，进而得到加速度计及磁通门的零位和灵敏度，再进一步根据AD转换电路的输出值计算得出每一个传感器的温度补偿参数，最终实现温度补偿，消除了温度漂移对测量精度所产生的影响。此外，温度补偿参数可以下装到装置内的非易失性传感器内。

附图说明

图1是传统的井下定向测量仪器的电路图；

图2是本发明加速度计及磁通门温度补偿装置的电路图；

图3是本发明实施例温度补偿验证位置点，共提供4+4x4x4＝68个位置点；

图4是本发明温度补偿的流程图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例