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基于单片机的连续测斜仪系统设计
资料介绍
在石油勘探、地质勘查中,需要用到很多精密的电子仪器,其中测斜仪对测量钻孔的轨迹参数,如井斜角、方位角以及工具面角等起着关键作用。为了进一步提高测斜仪的精度以及抗干扰性,采用了新型的传感器,设计了基于单片机控制的连续测斜仪系统。
在介绍测斜技术的基本原理基础上,通过数学计算和分析,建立了测量参数的数学模型,并且通过欧拉变换计算推导出了钻孔轨迹各个参数的公式,从而确定了系统传感器需要采集的信号。
硬件设计包括数据采集、单片机控制、DSP解算、上、下位机通信四部分。数据采集部分首先介绍了选用的两种传感器三轴正交加速度计ADXL330和三轴正交磁通门HMC5883L的特性以及工作原理;之后设计了AD采样电路,用来完成对模拟信号的转换。单片机控制部分选用STC12C5A60S2单片机作为核心控制器件,执行采样和通信控制。DSP结算部分使用TMS320F28335DSP与单片机配合,DSP作为解算器,完成参数采集后的计算,提高计算的精准度和速度。使用RS485串行通信标准进行上、下位机之间的通信。
软件设计包括下位机程序和上位机程序。下位机设计了单片机的控制程序、DSP的解算程序以及串口通信程序,分别使用了单片机和DSP相应的开发软件,对需要实现的各个功能进行了模块化设计,采用C语言编程,程序编写以简单高效为原则。上位机程序采用Visual c++语言进行编写,主要作用是接收井下的数据并进行储存和显示,用户界面简单明了,易于操作。
完成了系统软硬件调试,对系统进行了实验室测试,系统能够正常使用,运行稳定。测量精度井斜角误差≤±0.2°,方位角误差≤±2°,满足一般的检测要求,具有一定的应用参考价值。
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