【CN109826619A】一种三轴光纤陀螺测斜仪的控制系统【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910169320.2

(22)申请日 2019.03.06

(71)申请人 北京华瑞九州能源科技有限公司

地址 101101 北京市通州区永顺镇杨庄村

委会西50米

(72)发明人 张国芳　高宇泽　杨斌　魏建宝　

李卫强　赵勇　张海华　鲍杰　

霍华伟　

(74)专利代理机构 北京知呱呱知识产权代理有

限公司 11577

代理人 赵白　杨乐

(51)Int.Cl.

E21B 47/022(2012.01)

E21B 47/024(2012.01)

E21B 47/07(2012.01)

E21B 47/12(2012.01)

(54)发明名称

一种三轴光纤陀螺测斜仪的控制系统

(57)摘要

本发明实施例公开了一种三轴光纤陀螺测

斜仪的控制系统，所述控制系统包括惯性测量单

元、温度测量单元、集成微控制电路、AD模数转换

电路、DSP解算电路和电源电路，惯性测量单元采

集的光纤陀螺信号通过集成微控制电路中进行

处理，加速度计测得的加表信号经AD模数转换电

路处理，最后将处理后的光纤陀螺信号和加表信

号直接传输至DSP解算电路的高效数字DSP处理

器进行实时解算，解算高效快速，无需上传至地

面解算平台，大大提高了数据解算速度和精度，

同时具有较好的温度适应性，整体体积小、集成

化设计，

适用于井下狭窄空间。权利要求书1页 说明书7页 附图9页CN 109826619 A 2019.05.31

C N 109826619

A

权　利　要　求　书1/1页CN 109826619 A

1.一种三轴光纤陀螺测斜仪的控制系统，其特征在于，所述控制系统包括惯性测量单元、温度测量单元、集成微控制电路、AD模数转换电路、DSP解算电路和电源电路；

所述惯性测量单元包括依次设置在三轴光纤陀螺测斜仪骨架中的三组相互正交设置的光纤陀螺和三组相互正交设置的加速度计；

所述温度测量单元包括分别用于测量光纤陀螺工作温度、加速度计工作温度以及电路板温度的多组温度传感器；

所述集成微控制电路包括集成ARM微控制器，所述集成ARM微控制器用于实时采集光纤陀螺输出的角速率信息和温度测量单元输出的温度信息，并将所述角速率信息和温度信息传输至DSP解算单元；

所述AD模数转换电路包括与加速度计连接的AD模数转换器，所述AD模数转换器用于实时采集加速度计输出的比力信息并进行模数转换为数字信号，并将所述数字信号传输至DSP解算单元；

所述DSP解算电路包括DSP处理器，所述DSP处理器用于对接收到的实时惯性测量数据信息根据航迹推算法进行实时解算，获得表征油井井眼轨迹的参数信息；

所述电源电路用于为所述控制系统的各单元提供所需的电源。

2.根据权利要求1所述的一种三轴光纤陀螺测斜仪的控制系统，其特征在于，所述集成微控制电路还包括通讯电路，所述通讯电路用于光纤陀螺与集成ARM微控制器之间的数据传输。

3.根据权利要求2所述的一种三轴光纤陀螺测斜仪的控制系统，其特征在于，所述通讯电路包括分别与三组光纤陀螺连接的三组RS-422接口芯片，所述RS-422接口芯片采用MAX491EESD型接口芯片。

4.根据权利要求1所述的一种三轴光纤陀螺测斜仪的控制系统，其特征在于，所述AD模数转换电路还包括与AD模数转换器连接的三组仪表放大器，所述仪表放大器用于接收加速度计输出的比力信息并放大调制后再传输至AD模数转换器进行模数转换。

5.根据权利要求1所述的一种三轴光纤陀螺测斜仪的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括步进电机驱动电路，所述三轴光纤陀螺测斜仪上设置有用于驱动惯性测量单元旋转的步进电机，所述DSP处理器通过步进电机驱动电路驱动和控制步进电机的旋转。

6.根据权利要求5所述的一种三轴光纤陀螺测斜仪的控制系统，其特征在于，所述步进电机驱动电路包括L293DD型双H桥驱动芯片。

7.根据权利要求1所述的一种三轴光纤陀螺测斜仪的控制系统，其特征在于，所述温度传感器采用DS18B20型数字温度传感器。

8.根据权利要求1所述的一种三轴光纤陀螺测斜仪的控制系统，其特征在于，所述集成ARM微控制器采用STM32F103RCT7型芯片。

9.根据权利要求4所述的一种三轴光纤陀螺测斜仪的控制系统，其特征在于，所述AD模数转换器采用AD7656型芯片，所述仪表放大器采用1NA128型仪表放大器。

10.根据权利要求1所述的一种三轴光纤陀螺测斜仪的控制系统，其特征在于，所述DSP 处理器采用TMS320F28335型芯片，通过频率30MHz的外部晶振电路将芯片工作时钟倍频至150MHz。

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