采用固态振动角速率传感器组实现井下寻北的测量装置

摘要

一种采用固态振动角速率传感器组实现井下寻北的随钻测量装置，包括进行垂直轴测量的固态振动角速率传感器组和进行水平轴测量的固态振动角速率传感器组和加速度计组，其特征是固态振动角速率传感器组和加速度计组中的加速度计和固态振动角速率传感器呈对应排列；在水平方向各固态振动角速率传感器的最小加速度敏感方向和加速度计的敏感方向分别在360°范围内依次错位相同的角度；每个固态振动角速率传感器的敏感轴相互平行；每个固态振动角速率传感器产生沿敏感轴输出的角速度，每个加速度计沿敏感方向检测并输出加速度；由控制器完成对某个钻探方向的选取，并对测量信号进行数字权重集成与计算。装置在降低成本的同时满足了高测量精度。

主权项

1.一种采用固态振动角速率传感器组实现井下寻北的随钻测量装置，包括进行垂直轴测量的固态振动角速率传感器组和进行水平轴测量的固态振动角速率传感器组和加速度计组，其特征是： 所述固态振动角速率传感器组和加速度计组中的加速度计（30）和固态振动角速率传感器（20）呈对应排列；在水平方向各固态振动角速率传感器的最小加速度敏感方向（22）和加速度计的敏感方向（31）分别在360°范围内依次错位相同的角度，并均分360°； 每个固态振动角速率传感器的敏感轴（21）相互平行；每个固态振动角速率传感器产生沿敏感轴输出的角速度，由第一信号（24）表征； 每个加速度计沿敏感方向检测并输出加速度，由第二信号（34）表征； 一个控制器，以离散频率获取第一信号（24）和第二信号（34），计算由各固态振动角速率传感器（20）检测的角速度的平均权重，所述平均权重包含每个固态振动角速率传感器（20）沿它的敏感轴（21）输出的角速度与加速度计沿最小加速度敏感方向（22）输出的加速度的加权，平均加权角速度R_p和平均加权加速度A_P计算表达式如下： W_i=(A_i/A_g)²                   （3） 式中：R_i是第i个固态振动角速率传感器测量的角速度、A_g是地面坐标系的加速度、A_i是第i个固态振动角速率传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数字信号处理器、24位多路模数转换及数字接口电路，完成对某个钻探方向的选取，并实现对测量信号的上述平均权重集成 与计算。