井下定向测量仪器加速度计及磁通门温度补偿装置及方法

摘要

本发明涉及井下定向测量仪器加速度计及磁通门温度补偿装置及方法，其装置包括多路模拟开关、AD转换电路以及单片机，多路模拟开关与AD转换电路及单片机连接，AD转换电路与单片机连接；其中多路模拟开关还与井下定向测量仪器的X轴加速度计测量电路、Y轴加速度计测量电路、Z轴加速度计测量电路、X轴磁通门测量电路、Y轴磁通门测量电路、Z轴磁通门测量电路及温度测量电路连接，单片机还与井下定向测量仪器的对外接口连接。解决了传统的加速度计及磁通门的测量精度受温度变化影响的技术问题。

主权项

井下定向测量仪器加速度计及磁通门温度补偿装置的温度补偿方法，井下定向测量仪器加速度计及磁通门温度补偿装置包括多路模拟开关、AD转换电路以及单片机，多路模拟开关与AD转换电路及单片机连接，AD转换电路与单片机连接；其中多路模拟开关还与井下定向测量仪器的X轴加速度计测量电路、Y轴加速度计测量电路、Z轴加速度计测量电路、X轴磁通门测量电路、Y轴磁通门测量电路、Z轴磁通门测量电路及温度测量电路连接，单片机还与井下定向测量仪器的对外接口连接，其特征在于，包括以下步骤：S1、读取AD转换电路的输出值；S2、读取温度测量电路的温度输出值；S3、判断温度输出值是否超出温度补偿范围，若是则通过对外接口输出错误码，若否则转入步骤S4；S4、根据温度输出值，采用加速度计零位的温度补偿公式、加速度计灵敏度的温度补偿公式、磁传感器零位的温度补偿公式、磁传感器灵敏度的温度补偿公式分别计算对应的温度补偿参数；S5、根据步骤S1读取的AD转换电路的输出值及步骤S4所得的温度补偿参数，计算补偿后的加速度计及磁通门的输出数值；所述加速度计零位的温度补偿公式是：G0(t)＝b0+b1*t+b2*t²；加速度计灵敏度的温度补偿公式是：GS(t)＝f0+f1*t+f2*t²；磁传感器零位的温度补偿公式是：BO(t)＝B0+B1*t+B2*t²；磁传感器灵敏度的温度补偿公式是：BS(t)＝F0+F1*t+F2*t²；b0、b1、b2为加速度计零位二次曲线的系数，f0、f1、f2为加速度计灵敏度二次曲线的系数，B0、B1、B2为磁通门零位二次曲线的系数，F0、F1、F2为磁通门灵敏度二次曲线的系数；所述加速度计零位的温度补偿公式、加速度计灵敏度的温度补偿公式为将在不同温度条件下测得的加速度计零位及灵敏度用最小二乘法分别拟合成的二次曲线；磁传感器零位的温度补偿公式及磁传感器灵敏度的温度补偿公式为将在不同温度条件下不同位置测得的磁通门零位及灵敏度用最小二乘法分别拟合成的二次曲线；其中通过极值法标定，在不同温度条件下测得加速度计输出的最大值GXmax和最小值GXmin，用如下公式计算加速度计零位GX0及加速度计灵敏度GXS：$\mathrm{GX}0=\frac{\mathrm{GX}\max +\mathrm{GX}\min }{2},$$\mathrm{GXS}=\frac{\mathrm{GX}\max -\mathrm{GX}\min }{2},$在不同温度条件下不同位置测得磁通门输出的最大值BXmax和最小值BXmin，并用磁力计测得实验室环境的磁感应强度Ba，用如下公式计算磁通门零位BX0及磁通门灵敏度BXS：$\mathrm{BX}0=\frac{\mathrm{BX}\max +\mathrm{BX}\min }{2},$$\mathrm{BXS}=\frac{\mathrm{BX}\max -\mathrm{BX}\min }{2*\mathrm{Ba}}.$