[发明专利]一种矿用手持式测斜仪误差动态修正方法

说明书

本发明公开一种矿用手持式测斜仪误差动态修正方法，首先将手持式测斜仪放置在三轴无磁转台上，分三个区间通过转台分别给定多个位置点；记录手持式测斜仪加速度传感器和磁传感器的输出；根据传感器测得值和理论值分别计算三个区间的误差系数；将三个区间的误差系数存入手持式测斜仪微控制器FLASH中；手持式测斜仪内部微控制器根据其内部加速度值判断待测位置点所处区间，从而调用FLASH内相应区间的误差系数，实现误差动态修正，并计算修正后的姿态角度。本发明能动态调整误差修正系数，使得在倾角和方位角整个测量量程内保持较高的测量精度。

技术领域

本发明涉及一种测斜仪误差修正方法，具体涉及一种针对煤矿领域井下手持式测斜仪误差的动态修正方法。

背景技术

在煤矿生产领域，井下钻孔的施工已被广泛应用于地质勘探、瓦斯抽放、水害防治等领域。而矿井生产对探放水孔、瓦斯抽放孔、勘探孔的质量要求也随之提高，施工钻孔的轨迹直接关系到钻孔的质量和安全生产。因此，测量钻孔轨迹显得尤为重要。手持式测斜仪的主要功能是测量已经施工完成钻孔的轨迹。而空间上的轨迹是由空间许多点组成的光滑曲线，获取相应点的信息之后，才能计算出钻孔的轨迹。为了获取空间点的参数，需要对这个点的倾角、工具面向角、方位角、深度信息等进行精确测量。

目前，大多数手持式测斜仪测量以上角度信息都是通过在测斜仪探管里安装加速度传感器感和磁性传感器，分别用来感知地球重力场和地球磁场，经过一系列坐标变换和推算，计算出所需的三个关键角度，从而保证测量轨迹的准确性。然而由于传感器自身存在的制造误差、安装误差、环境误差、坐标系不重合等因素的影响，造成角度测量结果不能使用，或者不能满足所需的测量精度。所以，有必要对测量过程中产生的误差进行修正以满足使用要求。

当前，手持式测斜仪的误差修正方法主要是对误差参数的精确估计，其中有椭球拟合法、点积不变法、牛顿迭代查询法、给定多位置不对北法。例如，专利CN105806364A公开了一种矿用回转钻机测斜仪探管的校准方法，使用多位置法和点积不变法对误差参数进行了计算；专利CN104234696A公开了一种通过构建姿态角的误差模型，曲线列表查询的方法修正误差；专利CN108507553A公开了电子罗盘的校正方法，对误差参数进行了估计。以上方法各有优缺点，但是上述方法是对整个误差参数的整体估计，会出现部分参数局部较优，部分参数局部较劣，无法满足所有参数都是最优解。从而造成手持式测斜仪在其角度测量范围内测量结果参差不齐。例如，大多数手持式测斜仪所提供的测量指标部分较好，部分稍差，倾角从-60°～60°，误差±0.3°，倾角-90°～-60°～60°-90°，误差±0.5°。由于手持式测斜仪使用环境和工况较为复杂，尤其在测量倾角较大的上仰孔或者下斜孔的轨迹时，或者测斜仪沿自身轴向旋转时，其修正方法造成倾角和方位角精度难以在整个测量量程内保持较高的精度，造成角度测量误差较大，从而影响测量轨迹的准确性。综上所述，目前现有手持式测斜仪误差修正方法都存在一定的缺陷，有很大的局限性。

发明内容

针对现有技术中的缺陷和不足，本发明提供了一种矿用手持式测斜仪误差动态修正方法，解决现有方法误差参数局部存在优劣，不能根据测量角度动态调整误差系数，使得角度测量精度较低，尤其在测量大倾角时，倾角和方位角误差大，造成测量轨迹偏差大的问题。

为达到上述目的，本发明采取如下的技术方案：

一种矿用手持式测斜仪误差动态修正方法，包括以下步骤：

步骤一，将手持式测斜仪放置于三轴无磁转台，以通过三轴无磁转台给定多个位置点；手持式测斜仪内设有加速度传感器和磁传感器以测量各位置点的传感器值；

步骤二，将三轴无磁转台倾角量程划分为三个区间，并在每个区间给定多个位置点，采集每个位置点的加速度传感器的实际测量值和磁性传感器的实际测量值；