一種方位角與傾角測量儀制造技術

本實用新型專利技術實施例公開了一種方位角與傾角測量儀，包括采集系統，處理器和探管，處理器依據地球自轉角速度、重力加速度、測試點處的緯度值，以及采集系統采集的地球自轉角速度的水平分量、地球自轉角速度的垂直分量、重力加速度的水平分量和垂直分量計算方位角，并依據采集系統采集的相互垂直的兩個方向的重力加速度計算鉆孔的傾角角度，通過一次測量，同時獲取鉆孔的方位角和傾角角度，避免現有技術中，傾角和方位角是通過獨立的設備進行測量，使得測量過程繁瑣的問題。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及鉆井測量領域，更具體地說，涉及一種方位角與傾角測量儀。
技術介紹
在鉆井工作中，鉆井工程孔(簡稱鉆孔)的傾角和方位角是很重要的參數，鉆孔的傾角是指鉆孔的軸線與重力方向的夾角，鉆孔的方位角是指鉆孔的軸線在水平面的投影的地里北的夾角，通過測量這兩個參數可以判斷鉆孔的傾斜度及鉆孔軌跡。現有技術中，傾角和方位角是通過獨立的設備進行測量，其測量過程繁瑣，且傾角的測量裝置是機械式結構，通過重錘等多個零部件的動作及相互作用進行測量，但是由于各個零部件間有摩擦力的存在，使得現有的方位角測量裝置的測量精度低，而方位角測量裝置是利用磁阻傳感器進行測量，這種測量方法受磁場環境的影像大，也會降低測量的精度。
技術實現思路
本技術的目的是提供一種方位角與傾角測量儀，以解決現有技術中，傾角和方位角是通過獨立的設備進行測量，使得測量過程繁瑣的問題。為實現上述目的，本技術提供了如下技術方案:一種方位角與傾角測量儀，包括:采集系統，處理器和封裝所述采集系統和處理器的探管；其中，所述采集系統包括:獲取測試點處重力加速度的水平分量的第一加速度計；獲取所述測試點處重力加速度的垂直分量的第二加速度計；動調陀螺；與所述動調陀螺相連接，在接收到控制信號時，驅動所述動調陀螺旋轉的驅動器；與所述動調陀螺相連接，獲取所述動調陀螺輸出的所述測試點處地球自轉角速度水平分量和垂直分量的測量電路；采集所述測試點處相互垂直的兩個方向的重力加速度的雙軸加速度傳感器；分別與所述第一加速度計、所述第二加速度計、所述驅動器、所述測量電路和所述雙軸加速度傳感器相連接，發送控制信號，并依據所述測試點處地球自轉角速度、地球自轉角速度的水平分量、地球自轉角速度的垂直分量、重力加速度、重力加速度的水平分量和垂直分量，以及所述測試點處的緯度值計算方位角；依據所述相互垂直的兩個方向的重力加速度計算鉆孔傾角角度的處理器；所述探管為金屬探管，所述雙軸加速度傳感器的一個敏感軸的軸線與所述探管的軸線平行。上述方位角與傾角測量儀，優選的，還包括:分別與所述采集系統和所述處理器相連接，提供所述采集系統和所述處理器器所需工作電源的供電裝置。上述方位角與傾角測量儀,優選的,還包括:與所述處理器相連接，存儲所述傾角角度和所述方位角的存儲器。上述方位角與傾角測量儀，優選的，所述采集系統還包括:分別與所述雙軸加速度傳感器和所述處理器相連接，對所述雙軸加速度傳感器采集的相互垂直的兩個方向的重力加速度進行低通濾波的低通濾波器。上述方位角與傾角測量儀，優選的，所述處理器為PIC16C73單片機。上述方位角與傾角測量儀,優選的,還包括:與所述處理器相連接，將所述鉆孔傾角角度及方位角發送至上位機的通訊電路。上述方位角與傾角測量儀，優選的，所述探管為銅質探管或鈦鋼探管。上述方位角與傾角測量儀，優選的，還包括:與所述處理器相連接，顯示所述鉆孔傾角角度及方位角的顯示器。通過以上方案可知，本申請提供的一種方位角與傾角測量儀，在測試時，處理器依據地球自轉角速度、重力加速度、測試點處的緯度值，以及采集系統采集的地球自轉角速度的水平分量、地球自轉角速度的垂直分量、重力加速度的水平分量和垂直分量計算方位角，并依據采集系統采集的相互垂直的兩個方向的重力加速度計算鉆孔的傾角角度，通過一次測量，同時獲取鉆孔的方位角和傾角角度，避免現有技術中，傾角和方位角是通過獨立的設備進行測量，使得測量過程繁瑣的問題。附圖說明為了更清楚地說明本技術實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本技術的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本申請實施例提供的一種方位角與傾角測量儀的結構示意圖；圖2為本申請實施例提供的另一種方位角與傾角測量儀的結構示意圖；圖3為本申請實施例提供的供電裝置的結構示意圖。說明書和權利要求書及上述附圖中的術語“第一”、“第二”、“第三” “第四”等(如果存在)是用于區別類似的部分，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應該理解這樣使用的數據在適當情況下可以互換，以便這里描述的本申請的實施例例如能夠以除了在這里圖示的以外的順序實施。具體實施方式下面將結合本技術實施例中的附圖，對本技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本技術一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本技術保護的范圍。請參閱圖1，圖1為本申請實施例提供的一種方位角與傾角測量儀的結構示意圖，包括:采集系統1、處理器2和封裝所述采集系統I和所述處理器2的探管3 ;其中，采集系統I包括:第一加速度傳感器101，第二加速度傳感器102，動調陀螺103，驅動器104，測量電路105和雙軸加速度傳感器106 ；第一加速度計101用于獲取測試點處重力加速度g的水平分量gx ;第二加速度計102用于獲取所述測試點處重力加速度g的垂直分量gy ;第一加速度計101與第二加速度計102相互垂直，其中一個重力加速度計(第一加速度計101或者第二加速度計102)的敏感軸與探管的軸線是平行的。驅動器104分別與處理器2和動調陀螺103相連接，用于在接收到控制信號時，驅動動調陀螺103旋轉；測量電路105分別與處理器2和動調陀螺103相連接，用于獲取所述動調陀螺輸出的所述測試點處地球自轉角速度ω的水平分量ωχ和垂直分量coy;需要說明的是，上述測試點處的重力加速度g和地球自轉角速度ω是指測試點處，地理坐標系(η系，即北東地坐標系0Xn ynzn,也就是說北向坐標軸χη，東向坐標軸yn和地向坐標軸Zn構成右手坐標系，Xn軸和7 軸所在的平面為地理坐標系的水平面)中的重力加速度和地球自轉角速度；重力加速度g的水平分量gx和垂直分量gy，以及地球自轉角速度ω的水平分量ωχ和垂直分量GJy是指重力加速度g和地球自轉角速度ω在探管坐標系中的分量，具體的，探管坐標系oxbybzb中，Zb軸為探管的軸線，Xb軸、yb軸垂直于探管軸線并在同一平面內，Xb軸、yb軸和Zb軸構成右手坐標系，Xb軸與yb軸組所在的平面為探管坐標系的水平面，重力加速度g的水平分量gx，以及地球自轉角速度ω的水平分量(^是指重力加速度g和地球自轉角速度ω在探管坐標系中Xb軸的分量；重力加速度g的垂直分量gy，以及地球自轉角速度ω的`垂直分量0丨是指重力加速度g和地球自轉角速度ω在探管坐標系中yb軸的分量；具體的，可以通過公式(I)計算地理坐標系中的地球自轉角速度ω在探管坐標系中的各個分量；通過公式(2)計算地理坐標系中的重力加速度g在探管坐標系中的各個分量；wxwehWv:C，7 O( I )wz wev axOay =C b O(2)其中，Weh^mcos(p，為地球自轉角速度在地理坐標系中的水平分量；weV=msmf，為地球自轉角速度在地理坐標系中的垂直分量；爐為測試點處的緯度值，可以由測試者輸入為地球自轉角速度，15° /h 變換矩陣，是一個3X3的矩陣，為已知量。雙軸加速度傳感器106用于采集相互垂本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種方位角與傾角測量儀，其特征在于，包括：采集系統，處理器和封裝所述采集系統和處理器的探管；?其中，所述采集系統包括：?獲取測試點處重力加速度的水平分量的第一加速度計；?獲取所述測試點處重力加速度的垂直分量的第二加速度計；?動調陀螺；?與所述動調陀螺相連接，在接收到控制信號時，驅動所述動調陀螺旋轉的驅動器；?與所述動調陀螺相連接，獲取所述動調陀螺輸出的所述測試點處地球自轉角速度水平分量和垂直分量的測量電路；?采集所述測試點處相互垂直的兩個方向的重力加速度的雙軸加速度傳感器；?分別與所述第一加速度計、所述第二加速度計、所述驅動器、所述測量電路和所述雙軸加速度傳感器相連接，發送控制信號，并依據所述測試點處地球自轉角速度、地球自轉角速度的水平分量、地球自轉角速度的垂直分量、重力加速度、重力加速度的水平分量和垂直分量，以及所述測試點處的緯度值計算方位角；依據所述相互垂直的兩個方向的重力加速度計算鉆孔傾角角度的處理器；?所述探管為金屬探管，所述雙軸加速度傳感器的一個敏感軸的軸線與所述探管的軸線平行。

【技術特征摘要】
1.種方位角與傾角測量儀，其特征在于，包括:采集系統，處理器和封裝所述采集系統和處理器的探管； 其中，所述采集系統包括: 獲取測試點處重力加速度的水平分量的第一加速度計； 獲取所述測試點處重力加速度的垂直分量的第二加速度計； 動調陀螺； 與所述動調陀螺相連接，在接收到控制信號時，驅動所述動調陀螺旋轉的驅動器； 與所述動調陀螺相連接，獲取所述動調陀螺輸出的所述測試點處地球自轉角速度水平分量和垂直分量的測量電路； 采集所述測試點處相互垂直的兩個方向的重力加速度的雙軸加速度傳感器； 分別與所述第一加速度計、所述第二加速度計、所述驅動器、所述測量電路和所述雙軸加速度傳感器相連接，發送控制信號，并依據所述測試點處地球自轉角速度、地球自轉角速度的水平分量、地球自轉角速度的垂直分量、重力加速度、重力加速度的水平分量和垂直分量，以及所述測試點處的緯度值計算方位角；依據所述相互垂直的兩個方向的重力加速度計算鉆孔傾角角度的處理器； 所述探管為金屬探管，所述雙軸加速度傳感器的一個敏感軸的軸線與所述探管的軸線平...

【專利技術屬性】
技術研發人員：蔡耀澤，張林，
申請(專利權)人：重慶地質儀器廠，
類型：實用新型
國別省市：