在地質(zhì)勘探測井工作中，勘探工具能實(shí)時有效的向地面系統(tǒng)反饋當(dāng)前井斜、方位等姿態(tài)信息，對地質(zhì)勘探和礦物探測起到至關(guān)重要的作用。磁法勘探就是一種實(shí)現(xiàn)測井和物探的有效方法。井中磁通門三分量儀可認(rèn)為是基于磁測的地面慣性導(dǎo)航系統(tǒng)往地下的擴(kuò)展和延伸，它作為磁法勘探的有力工具，不僅可以作為測井作業(yè)中的傾斜角、方位角等姿態(tài)的測量，而且可以檢測井中磁異常，因此廣泛應(yīng)用在磁場探源、環(huán)境磁場檢測、井中勘探、定向測量等領(lǐng)域。本文利用一個三軸加速度傳感器（ADIS16210）和一個三分量磁通門傳感器組成慣性系統(tǒng)，根據(jù)重力場和磁場相對穩(wěn)定性的特點(diǎn)，結(jié)合空間坐標(biāo)矩陣變換和代數(shù)方程推導(dǎo)出了傾斜角和方位角的計算公式，給出了整個系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案，包括系統(tǒng)框圖、硬件設(shè)計和軟件開發(fā)，最終成功研制了三分量磁測儀器。針對傳感器誤差和系統(tǒng)安裝誤差，詳細(xì)分析了其誤差來源，分析了已有對誤差進(jìn)行校準(zhǔn)的方法，提出了通過建立綜合誤差數(shù)學(xué)模型，利用最小二乘法求取校準(zhǔn)參數(shù)，進(jìn)而達(dá)到優(yōu)化校準(zhǔn)、提高測量精度的目的。文中給出了最小二乘法校準(zhǔn)后的結(jié)果，并通過和常用校準(zhǔn)方法的比較，驗(yàn)證了該方法的可行性和有效性。另外，針對三分量儀的磁異常檢測，初步探討了檢測磁... 

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 研究目的和意義
    1.4 本文的主要研究內(nèi)容
2 三分量磁測斜儀的測量原理
    2.1 基本原理
    2.2 姿態(tài)角的解算
        2.2.1 姿態(tài)角定義
        2.2.2 姿態(tài)角推算
    2.3 三分量儀井中礦物初探
        2.3.1 井中磁測介紹
        2.3.2 磁異常垂直分量
        2.3.3 磁異常水平分量
    2.4 本章小結(jié)
3 磁通門三分量儀硬件設(shè)計與實(shí)現(xiàn)
    3.1 系統(tǒng)總體構(gòu)建方案
    3.2 傳感器及微控制器選型
        3.2.1 三軸加速度傳感器
        3.2.2 三分量磁通門
        3.2.3 MC9S12XEP100 單片機(jī)
    3.3 硬件系統(tǒng)研制
        3.3.1 單片機(jī)主控系統(tǒng)
        3.3.2 加速度傳感器模塊
        3.3.3 三分量磁通門模塊
        3.3.4 儀器裝配
    3.4 本章小結(jié)
4 系統(tǒng)軟件開發(fā)
    4.1 編程及下載環(huán)境介紹
    4.2 主控程序設(shè)計
    4.3 上位機(jī)軟件設(shè)計
    4.4 本章小結(jié)
5 傳感器校準(zhǔn)算法研究
    5.1 傳感器誤差分析
    5.2 常用校準(zhǔn)方法介紹
    5.3 橢球法鐵效應(yīng)修正
    5.4 最小二乘法建模校準(zhǔn)
        5.4.1 最小二乘估計
        5.4.2 加速度計校準(zhǔn)
        5.4.3 磁通門校準(zhǔn)
    5.5 本章小結(jié)
6 實(shí)驗(yàn)測試與分析
    6.1 實(shí)驗(yàn)條件和目的
    6.2 傳感器校準(zhǔn)結(jié)果
    6.3 兩種校準(zhǔn)方法的結(jié)果比較
    6.4 礦物探測效果分析
    6.5 結(jié)果分析
    6.6 本章小結(jié)
7 總結(jié)與展望
    7.1 本文總結(jié)
    7.2 后續(xù)工作及展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄
    A. 作者在攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄
    B. 作者在攻讀學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目目錄


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]全姿態(tài)光纖陀螺井眼軌跡連續(xù)測量儀研究[J]. 任春華,李兵,趙幸子,廖冠,李靜偉.  儀器儀表學(xué)報. 2012(12)
[2]基于總體最小二乘的捷聯(lián)三軸磁力儀標(biāo)定與地磁場測量誤差補(bǔ)償[J]. 吳志添,武元新,胡小平,吳美平.  兵工學(xué)報. 2012(10)
[3]捷聯(lián)式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向井斜方位動態(tài)解算方法[J]. 薛啟龍,王瑞和,孫峰,韓來聚,倪紅堅(jiān).  中國石油大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2012(03)
[4]Magnetometer Compensation Scheme and Experimental Results on ZDPS-1A Pico-satellite[J]. HAN Ke, WANG Hao*, XIANG Tian, JIN Zhonghe Department of Information Science and Electronic Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China.  Chinese Journal of Aeronautics. 2012(03)
[5]磁通門磁力儀野外臺陣觀測技術(shù)系統(tǒng)研制[J]. 王曉美,滕云田,王晨,范曉勇,馬潔美.  地震學(xué)報. 2012(03)
[6]基于線性化參數(shù)模型的三軸磁場傳感器校準(zhǔn)方法[J]. 張琦,潘孟春,陳棣湘,龐鴻峰.  傳感技術(shù)學(xué)報. 2012(02)
[7]磁力儀發(fā)展及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用現(xiàn)狀[J]. 侯志成.  標(biāo)準(zhǔn)科學(xué). 2011(11)
[8]三分量磁通門傳感器非正交性誤差校正[J]. 焦秉剛,顧偉,張松勇.  現(xiàn)代電子技術(shù). 2011(13)
[9]基于Matlab GUI的串口通信編程實(shí)現(xiàn)[J]. 王戰(zhàn)軍,沈明.  現(xiàn)代電子技術(shù). 2010(09)
[10]磁羅盤誤差分析與校準(zhǔn)[J]. 晁敏,蔣東方,文彩虹.  傳感技術(shù)學(xué)報. 2010(04)

碩士論文
[1]磁通門式電子羅盤的設(shè)計與研究[D]. 溫祖旭.哈爾濱工程大學(xué) 2007



本文編號：3656278