专利名称：一种重力偏角与相对方位测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种钻井时控制钻头方向的偏角测量装置。具体的说，是一种能够在钻头前进的过程中对钻头与重力的偏角与方位进行测量的装置。
背景技术：
在石油钻井领域，控制钻头钻井的方向的方式是测量钻头的前进方向。目前，测量钻头的方位与偏角有多种，主要有机械式和电子式，但其测量方式主要是阶段式测量，即在钻头前进一段距离后，将钻头起出，放下传感器，等待传感器测量，得到数据后才能根据数据计算重新钻进的方向与方位，由于钻头需要起出后测量，这样大大的降低了钻头的工作效率，且测量精度不高。 发明内容为了解决背景技术中给出的现有技术问题，本实用新型提供一种重力偏角与相对方位测量装置，该种测量装置可以直接安装在钻铤内部，在钻井的同时对方向与方位进行测量，与预先设置的方位进行比较，发现偏离后，立即提供纠偏信号，保证了钻头始终处于预定的轨迹上，提高了钻头的效率和精度。本实用新型的技术方案是该种重力偏角与相对方位测量装置，包括由单片机构成的控制模块和电源�？椋涠捞刂υ谟谒霾饬孔爸没拱ㄓ伤峒铀俣却衅鞴钩傻牟饬磕？�、通信�？�、显示�？橐约胺轿幌允居肟刂颇？椋黄渲校霾饬磕？榈氖涑龆肆又量刂颇？榈氖淙攵耍岵饬恐凳淙氲娇刂颇？橹校鱿允灸？楹头轿幌允居肟刂颇？榈牟煌淙攵朔直鹆又了隹刂颇？榈亩杂κ涑龆耍鐾ㄐ拍？橛肟刂颇？榈乃騃/o端口相连接；所述电源�？槲咀爸弥械那笆瞿？樘峁┕ぷ鞯缭�。本实用新型具有如下有益效果本种重力偏角与相对方位测量装置由电源�？�、测量模块、控制�？椋ㄐ拍？�、显示�？�、方位显示与控制�？樽槌伞１咀爸靡阅透呶碌目刂破骱椭亓铀俣却衅魑诵模饬磕？橹械乃峒铀俣却衅魇涑鲆桓霾饬康缪剐藕牛砹怂矫嬗氩饬棵娴钠疲ü扑懔礁銎矫娴奈恢霉叵担梢缘玫讲饬棵嬗胨矫娴钠牵⑶以谒矫嫔峡梢宰鞒銎堑耐队埃佣萃队跋蛄康姆较蛴胫挡宰晖返目刂菩藕牛瓿勺晖返淖远刂�。最后利用通信接口可以将测量与控制信号传递到其他控制系统。具有很好的实时性和高精度的测量值。
图I是本实用新型所述电源�？榈牡缏吠�。图2是本实用新型所述控制�？榈牡缏吠�。图3是本实用新型所述显示�？榈牡缏吠�。图4是本实用新型所述测量�？榈牡缏吠�。图5是本实用新型所述通信�？榈牡缏吠�。图6是本实用新型所述方位显示与控制�？榈牡缏吠�。[0013]图7是本实用新型的组成原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明由图7所示，该种重力偏角与相对方位测量装置，包括由单片机构成的控制�？椋送猓鱿低郴拱ǖ缭茨？�、测量模块、通信�？�、显示�？橐约胺轿幌允居肟刂颇？椋黄渲校霾饬磕？榈乃峒铀俣却衅鞯氖涑龆肆又量刂颇？榈氖淙攵耍岵饬恐凳淙氲娇刂颇？橹校鱿允灸？�、方位显示与控制�？榈氖淙攵肆又量刂颇？榈氖涑龆耍鐾ㄐ拍？橛肟刂颇？榈乃騃/o端口相连，使得单片机与其他系统进行通信。 图I是本实用新型的电源�？榈缏吠迹缭茨？榈缏酚闪狡宋妊剐酒槌桑绯氐缪故淙氩遄鵍5的3管脚连接U15的Vin管脚，通过U15(AS1117-5V)提供5V电源，U15的Vout管脚连接至U16的Vin管脚，通过U16 (ASl 117-3. 3V)，使得U16的Vout端提供3. 3V高质量直流电源，U16的Vout端口通过R22连接至D148的正极，作为LED显示电路，用来显示电源的状态，在输出端都有C31、C32 (4. 7uF)和C33、C22 (22pF)电容滤波，电源电路的其他部分C18 - C21是其他集成电路的去耦电容。图2是本实用新型所述控制�？榈牡缏吠�。控制器电路采用了 U12 (C8051F206)为控制核心，配备有由C17，R22和S2构成的复位电路，U12的19、20、29、30、33、30、31、32、33管脚构成行信号连接到图6中的P30-P37、P7端口，U12中的1、2、3、4、45、46、47、48管脚构成的列信号连接到图6中的P10-P17的端口，由C23，C24和Y2构成的震荡电路和由Jl和R19构成的JTAG电路,控制器为了控制方位提供了方位显不电路的扫描信号，扫描信号输出分为行信号(P30-P37，P07) 7路与列信号(P10-P17) 8路，方位信号共计72个，方位控制精度为5度(360/72)。图3是本实用新型所述显示�？榈牡缏吠肌Ｆ窍允镜缏酚�3个8段LED (D4、D5、D6)和3片串行移位寄存器74164构成，U5、U10、U11的MR分别和D4的I管脚通过R12相连，之后连接5V电源，其中每片74164作为一个LED的驱动源。3片74164串行连接，其中U5的AB端连接控制芯片U12的P26，U5的Q7连接UlO的AB端，UlO的Q7连接Ull的AB端，形成24位串行移位寄存器。每次写入24bit的数据，控制3个8段LED显示重力偏角。图4是本实用新型所述测量�？榈牡缏吠�。测量电路由双轴加速度传感器U13和SPI通讯总线构成，R13, R14, R15, R16分别连接U13的1、3、4、7管脚，构成通讯电路的上拉电阻，保证了通讯信号的稳定，图I中U15的Vout管脚连接至U13的12管脚，为U13提供5V电源，ClO是去藕电容。图5是本实用新型所述通信�？榈牡缏吠�。通信电路由RS232电平变换芯片U14构成，U14的2、4管脚通过C25相连，U14的5、6管脚通过C26管脚相连，其中C25，C26是起振电容，用于提高输出电压，U14的20管脚和U15的Vout管脚相连，由U15为其提供3. 3V电源，C27, C28, C29, C30是电源滤波电容，JPl是用于通信的电缆插座。通信电路主要将测量结果发送到执行机构，用于控制钻头方向。图6是本实用新型所述方位显示与控制�？榈牡缏吠�。方位显示电路是显示当前偏角方位的，有72个LED构成,分布在电路板的周围，重力偏角的投影偏向那个方向,那个方向的LED就会点亮。其P30-P37、P7总线与图2中U12的对应的列信号19、20、29、30、33、30、31、32、33管脚进行相连，P10-P17总线与图2中U12的对应行信号1、2、3、4、45、46、47、48管脚相连。本实用新型提出的利用双轴加速度传感器测量水平面方位与测里面方位，从而计算两个面的夹角和夹角投影方位的方法，具有精度高，抗干扰能力强，实时性好的优点，具有方位的显示与夹角大小的显示，可以很直观的显示测量结果。拥有通信接口，可以直接将 测量结果传递到其他控制机构。
权利要求1.一种重力偏角与相对方位测量装置，包括由单片机构成的控制�？楹偷缭茨？椋涮卣髟谟谒霾饬孔爸没拱ㄓ伤峒铀俣却衅鞴钩傻牟饬磕？椤⑼ㄐ拍？�、显示�？橐约胺轿幌允居肟刂颇？椋黄渲校霾饬磕？榈氖涑龆肆又量刂颇？榈氖淙攵耍岵饬恐凳淙氲娇刂颇？橹校鱿允灸？楹头轿幌允居肟刂颇？榈牟煌淙攵朔直鹆又了隹刂颇？榈亩杂κ涑龆耍鐾ㄐ拍？橛肟刂颇？榈乃騃/o端口相连接；所述电源�？槲咀爸弥械那笆瞿？樘峁┕ぷ鞯缭�。
专利摘要一种重力偏角与相对方位测量装置。主要解决现有技术中没有此类装置导致对于钻头钻进方向与重力方向偏角的测量精度低的问题。其特征在于所述测量装置还包括由双轴加速度传感器构成的测量�？�、通信模块、显示�？橐约胺轿幌允居肟刂颇？椋黄渲校霾饬磕？榈氖涑龆肆又量刂颇？榈氖淙攵耍岵饬恐凳淙氲娇刂颇？橹校鱿允灸？楹头轿幌允居肟刂颇？榈牟煌淙攵朔直鹆又了隹刂颇？榈亩杂κ涑龆耍鐾ㄐ拍？橛肟刂颇？榈乃騃/O端口相连接；所述电源�？槲咀爸弥械那笆瞿？樘峁┕ぷ鞯缭础８弥植饬孔爸镁哂胁饬烤雀�、使用简单的特点。
文档编号G01C1/00GK202611684SQ20122029701
公开日2012年12月19日 申请日期2012年6月25日 优先权日2012年6月25日
发明者刘均, 邹彦艳, 刘霞, 殷海双, 宋金波, 段志伟 申请人:东北石油大学
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