[發明專利]一種三軸光纖陀螺測斜儀的控制系統

有效

• 申請號: 201910169320.2
• 申請日: 2019-03-06
• 公開（公告）號: CN109826619B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 張國芳;高宇澤;楊斌;魏建寶;李衛強;趙勇;張海華;鮑杰;霍華偉
• 申請（專利權）人: 北京華瑞九州能源科技有限公司
• 主分類號: E21B47/022
• 分類號: E21B47/022;E21B47/024;E21B47/07;E21B47/12
• 代理公司: 北京知呱呱知識產權代理有限公司 11577
• 代理人: 趙白;楊樂

1.一種三軸光纖陀螺測斜儀的控制系統，其特征在于，所述控制系統包括慣性測量單元、溫度測量單元、集成微控制電路、AD模數轉換電路、DSP解算電路和電源電路；

所述慣性測量單元包括依次設置在三軸光纖陀螺測斜儀骨架中的三組相互正交設置的光纖陀螺和三組相互正交設置的加速度計；

所述溫度測量單元包括分別用于測量光纖陀螺工作溫度、加速度計工作溫度以及電路板溫度的多組溫度傳感器；

所述集成微控制電路包括集成ARM微控制器，所述集成ARM微控制器用于實時采集光纖陀螺輸出的角速率信息和溫度測量單元輸出的溫度信息，并將所述角速率信息和溫度信息傳輸至DSP解算單元；

所述AD模數轉換電路包括與加速度計連接的AD模數轉換器，所述AD模數轉換器用于實時采集加速度計輸出的比力信息并進行模數轉換為數字信號，并將所述數字信號傳輸至DSP解算單元；

所述DSP解算電路包括DSP處理器，所述DSP處理器用于對接收到的實時慣性測量數據信息根據航跡推算法進行實時解算，獲得表征油井井眼軌跡的參數信息，DSP處理器以溫度傳感器提供的實時溫度參數為依據，基于軟件補償計算法，實時補償各個慣性測量傳感器測量數據的溫度漂移，提高測量結果精度，當溫度過高時則輸出過溫報警信號；

所述電源電路用于為所述控制系統的各單元提供所需的電源。

2.根據權利要求1所述的一種三軸光纖陀螺測斜儀的控制系統，其特征在于，所述集成微控制電路還包括通訊電路，所述通訊電路用于光纖陀螺與集成ARM微控制器之間的數據傳輸。

3.根據權利要求2所述的一種三軸光纖陀螺測斜儀的控制系統，其特征在于，所述通訊電路包括分別與三組光纖陀螺連接的三組RS-422接口芯片，所述RS-422接口芯片采用MAX491EESD型接口芯片。

4.根據權利要求1所述的一種三軸光纖陀螺測斜儀的控制系統，其特征在于，所述AD模數轉換電路還包括與AD模數轉換器連接的三組儀表放大器，所述儀表放大器用于接收加速度計輸出的比力信息并放大調制后再傳輸至AD模數轉換器進行模數轉換。

5.根據權利要求1所述的一種三軸光纖陀螺測斜儀的控制系統，其特征在于，所述控制系統還包括步進電機驅動電路，所述三軸光纖陀螺測斜儀上設置有用于驅動慣性測量單元旋轉的步進電機，所述DSP處理器通過步進電機驅動電路驅動和控制步進電機的旋轉。

6.根據權利要求5所述的一種三軸光纖陀螺測斜儀的控制系統，其特征在于，所述步進電機驅動電路包括L293DD型雙H橋驅動芯片。

7.根據權利要求1所述的一種三軸光纖陀螺測斜儀的控制系統，其特征在于，所述溫度傳感器采用DS18B20型數字溫度傳感器。

8.根據權利要求1所述的一種三軸光纖陀螺測斜儀的控制系統，其特征在于，所述集成ARM微控制器采用STM32F103RCT7型芯片。

9.根據權利要求4所述的一種三軸光纖陀螺測斜儀的控制系統，其特征在于，所述AD模數轉換器采用AD7656型芯片，所述儀表放大器采用1NA128型儀表放大器。

10.根據權利要求1所述的一種三軸光纖陀螺測斜儀的控制系統，其特征在于，所述DSP處理器采用TMS320F28335型芯片，通過頻率30MHz的外部晶振電路將芯片工作時鐘倍頻至150MHz。