[發明專利]采用固態振動角速率傳感器組實現井下尋北的測量裝置

有效

• 申請號: 201010616546.1
• 申請日: 2010-12-29
• 公開（公告）號: CN102182449A
• 公開（公告）日: 2011-09-14
• 發明（設計）人: 劉宇;曾燎燎;邁克爾;歐毅;路永樂;段耀宇;劉申;劉俊
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: E21B47/02
• 分類號: E21B47/02
• 代理公司: 重慶市恒信知識產權代理有限公司 50102
• 代理人: 劉小紅

1.一種采用固態振動角速率傳感器組實現井下尋北的隨鉆測量裝置，包括進行垂直軸測量的固態振動角速率傳感器和進行水平軸測量的固態振動角速率傳感器組和加速度計組，其特征是：

所述固態振動角速率傳感器組和加速度計組中的加速度計(30)和固態振動角速率傳感器(20)呈對應排列；在水平方向各固態振動角速率傳感器的最小加速度敏感方向(22)和加速度計的敏感方向(31)分別在360°范圍內依次錯位相同的角度，并均分360°；

每個固態振動角速率傳感器的敏感軸(21)相互平行；每個固態振動角速率傳感器產生沿敏感軸輸出的角速度，由第一信號(24)表征；

每個加速度計沿敏感方向檢測并輸出加速度，由第二信號(34)表征；

一個控制器，以離散頻率獲取第一信號(24)和第二信號(34)，計算由各固態振動角速率傳感器(20)檢測的角速度的平均權重，所述平均權重包含每個固態振動角速率傳感器(20)沿它的敏感軸(21)輸出的角速度與加速度計沿最小加速度敏感方向(22)輸出的加速度的加權，最終平均加權角速度R_p和最終平均加權加速度A_P計算表達式如下：

Rp=ΣiRi*WiΣiWi---(1)]]>

Ap=ΣiAi*WiΣiWi---(2)]]>

W_i＝(A_i/A_g)²????????????????????????????????????(3)

式中：R_i是第i個固態振動角速率傳感器測量的角速度、A_g是地面坐標系的加速度、A_i是第i個固態振動角速率傳感器的地面加速度沿最小加速度敏感方向的分量；

上述控制器包括高性能數字信號處理器、24位多路模數轉換及數字接口電路，完成對某個鉆探方向的選取，并實現對測量信號的上述數字權重集成與計算。

2.根據權利要求1所述的采用固態振動角速率傳感器組實現井下尋北的隨鉆測量裝置，其特征是：每個固態振動角速率傳感器(20)安裝在固態振動角速率傳感器殼體(50)中，使用環氧基樹脂(51)將多個分別封裝在殼體(50)中的固態振動角速率傳感器(20)粘合成組成固態振動角速率傳感器組(60)，并使固態振動角速率傳感器(20)的敏感軸21相互平行。

3.根據權利要求1所述的采用固態振動角速率傳感器組實現井下尋北的隨鉆測量裝置，其特征是：控制器運用R_p的標準差的計算來實現對測量角速度的實時精度控制，選擇性排除一個或多個固態振動角速率傳感器所產生的明顯性錯誤，R_p的標準差的計算表達式如下：

SDP=ΣiWi*(Ri-Rp)2(N-1)*ΣiWi---(4)]]>

N是用于計算平均權重角速度的固態振動角速率傳感器的數量；

不滿足先驗條件的固態振動角速率傳感器(20)從平均權重角速度R_p的計算中剔除出去，其中，先驗條件表達式如下：

|R_i-R_p|＜T*SD_P????????????????????????????????(5)

式中：T為容許系數，可以取3或者5，或由正態分布得到；

如果一個或更多的固態振動角速率傳感器被剔除，將按公式(1)，(2)，(3)由剩下的固態振動角速率傳感器輸出的角速度來計算一個新的R_p值，并根據公式(4)計算一個新的標準差SD_P，再由公式(5)，代入新的標準差，判決余下的固態振動角速率傳感器(20)的讀數，其中，與新的R_p的值相差最遠的固態振動角速率傳感器被剔除，平均權重需再次重新計算直到剩下的固態振動角速率傳感器；由最后剩下的固態振動角速率傳感器的角速度輸出值及其對應的加速度儀的輸出值計算最終的平均加權角速度R_p。