姿態(tài)參數(shù)的準確、實時測量是鉆井工具實現(xiàn)導向控制的前提條件。但當導向軸處于旋轉、振動環(huán)境時,測量導向工具姿態(tài)的慣性傳感器的輸出會受到旋轉離心加速度和振動加速度的影響,使得測量信號失真,致使角度測量誤差增大,導致角度測不準。本文主要針對該問題,研究了振動信號處理方法,并研制了一套導向軸姿態(tài)動態(tài)測量裝置,主要研究成果如下:1.分析了鉆井工具姿態(tài)測量方法及其動態(tài)測量問題,研究了姿態(tài)動態(tài)測量背景及研究現(xiàn)狀。2.模擬井下振動環(huán)境,實驗研究了JSD-II/C石英撓性加速度計的輸出信號與振動強度（幅值）、頻率、振動模式之間的關系。設計了機械減振措施,實驗表明減振措施是有效的,但不能完全消除振動干擾。基于實驗研究結果,提出了解決振動影響的姿態(tài)動態(tài)測量系統(tǒng)方案。3.完成了姿態(tài)動態(tài)測量系統(tǒng)設計和數(shù)字控制器外圍接口、A/D轉換、加速度計信號處理模塊、系統(tǒng)供電等主要電路的設計,開發(fā)了相應的功能軟件,并對系統(tǒng)進行了軟硬件調(diào)試。針對調(diào)試過程中所暴露的問題,對姿態(tài)動態(tài)測量系統(tǒng)進行了不斷改進,制成了姿態(tài)動態(tài)測量裝置。4.對工具姿態(tài)動態(tài)測量系統(tǒng)及其功能模塊進行了性能測試。測試表明電源模塊供電穩(wěn)定,經(jīng)過處理后的加速度計輸出... 

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 鉆井工具姿態(tài)測量原理與問題分析
        1.2.1 鉆井工具姿態(tài)靜態(tài)測量分析
        1.2.2 鉆井工具姿態(tài)動態(tài)測量分析
        1.2.3 鉆井工具姿態(tài)動態(tài)測量問題分析
    1.3 導向鉆井工具姿態(tài)動態(tài)測量方法研究現(xiàn)狀
        1.3.1 國外導向鉆井工具姿態(tài)動態(tài)測量方法研究現(xiàn)狀
        1.3.2 國內(nèi)導向鉆井工具姿態(tài)動態(tài)測量方法研究現(xiàn)狀
    1.4 主要研究內(nèi)容
    1.5 論文結構
第二章 加速度計特性研究與系統(tǒng)總體方案設計
    2.1 加速度計及其接口
    2.2 石英撓性加速度計工作原理
    2.3 石英撓性加速度計特性測試
        2.3.1 加速度計特性測試方案設計
        2.3.2 加速度計特性測試
        2.3.3 加速度計特性分析
        2.3.4 加速度計特性分析結論
    2.4 機械減振措施及減振后的特性研究
        2.4.1 減振措施設計
        2.4.2 減振后的加速度計特性測試
        2.4.3 減振后的加速度計特性分析
        2.4.4 減振后的加速度計特性分析結論
    2.5 系統(tǒng)總體方案設計
        2.5.1 系統(tǒng)工作原理及其硬件結構設計
        2.5.2 系統(tǒng)軟件模塊結構設計
    2.6 本章小結
第三章 鉆井工具姿態(tài)動態(tài)測量系統(tǒng)硬件設計
    3.1 數(shù)字信號控制器的選型及其接口電路設計
        3.1.1 數(shù)字信號控制器的選型
        3.1.2 數(shù)字信號控制器接口電路設計
    3.2 A/D轉換器的優(yōu)選及接口電路設計
        3.2.1 A/D轉換器的優(yōu)選
        3.2.2 A/D轉換器接口電路設計
    3.3 速率傳感器及其接口
    3.4 加速度計信號處理模塊設計
        3.4.1 信號處理模塊設計方案
        3.4.2 有源低通濾波器設計
        3.4.3 低通濾波器電路參數(shù)仿真
        3.4.4 信號運算放大電路設計
    3.5 系統(tǒng)供電電路設計
        3.5.1 電源質量對信號的影響分析和要求
        3.5.2 器件選型
        3.5.3 供電電路設計
    3.6 姿態(tài)動態(tài)測量系統(tǒng)PCB設計
    3.7 本章小結
第四章 鉆井工具姿態(tài)動態(tài)測量系統(tǒng)軟件設計
    4.1 系統(tǒng)主程序流程結構設計
    4.2 姿態(tài)參數(shù)A/D轉換軟件設計
    4.3 信號處理軟件設計
    4.4 參數(shù)解算軟件設計
    4.5 本章小結
第五章 系統(tǒng)測試
    5.1 電源測試
        5.1.1 測試目的和方法
        5.1.2 測試記錄
        5.1.3 測試結論
    5.2 信號處理后加速度計特性研究
        5.2.1 信號處理后加速度計特性測試
        5.2.2 信號處理后加速度計特性分析
        5.2.3 信號處理后加速度計特性分析結論
    5.3 加速度計信號處理模塊靜態(tài)性能測試
        5.3.1 測試目的和方法
        5.3.2 測試記錄
        5.3.3 測試結論
    5.4 加速度計信號處理模塊動態(tài)性能測試
        5.4.1 測試目的和方法
        5.4.2 測試記錄
        5.4.3 測試結論
    5.5 姿態(tài)動態(tài)測量系統(tǒng)測試
        5.5.1 姿態(tài)動態(tài)測量系統(tǒng)功能測試
        5.5.2 姿態(tài)動態(tài)測量系統(tǒng)靜態(tài)性能測試
        5.5.3 姿態(tài)動態(tài)測量系統(tǒng)動態(tài)性能測試
        5.5.4 測試結論
    5.6 本章小結
第六章 總結與展望
致謝
參考文獻
附錄1 A/D轉換軟件設計
附錄2 信號處理軟件設計
附錄3 姿態(tài)解算軟件設計
攻讀學位期間參加科研情況及獲得的學術成果


【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3718248