MEMS加速度传感器在矿用随钻轨迹测量系统中的误差校正

燕斌

燕斌. MEMS加速度传感器在矿用随钻轨迹测量系统中的误差校正[J]. 煤田地质与勘探, 2017, 45(4): 144-148. DOI: 10.3969/j.issn.1001-1986.2017.04.026
引用本文: 燕斌. MEMS加速度传感器在矿用随钻轨迹测量系统中的误差校正[J]. 煤田地质与勘探, 2017, 45(4): 144-148. DOI: 10.3969/j.issn.1001-1986.2017.04.026
YAN Bin. Error correction of MEMS acceleration sensor used for trajectory measurement while drilling system[J]. COAL GEOLOGY & EXPLORATION, 2017, 45(4): 144-148. DOI: 10.3969/j.issn.1001-1986.2017.04.026
Citation: YAN Bin. Error correction of MEMS acceleration sensor used for trajectory measurement while drilling system[J]. COAL GEOLOGY & EXPLORATION, 2017, 45(4): 144-148. DOI: 10.3969/j.issn.1001-1986.2017.04.026

 

MEMS加速度传感器在矿用随钻轨迹测量系统中的误差校正

基金项目: 

中煤科工集团西安研究院有限公司科技创新基金项目(2015XAYZD15,2016XAYZD04)

详细信息
    作者简介:

    燕斌(1979-),男,四川渠县人,博士,助理研究员,从事地球探测与信息技术研究工作.E-mail:yanbin@cctegxian.com

  • 中图分类号: V249

Error correction of MEMS acceleration sensor used for trajectory measurement while drilling system

Funds: 

Technology Innovation Fund of Xi'an Research Institute of CCTEG(2015XAYZD15,2016XAYZD04)

  • 摘要: 矿用随钻轨迹测量系统的工具面向角和倾角通常采用加速度传感器实现测量,然而由于传感器制作工艺、探管机械加工以及装配等因素使得工具面向角和倾角的测量出现误差。为了修正上述系统误差,首先介绍了随钻轨迹测量系统及其工作原理,进而分析了加速度传感器的误差产生,并建立了MEMS加速度传感器的误差模型;提出了一种基于三十六位置的加速度标定方法,并对其进行相应的测试。实验结果表明:建立的加速度误差模型在随钻轨迹测量系统中,倾角精度为0.2°,工具面向角精度为0.2°,且倾角和工具面向角之间相互影响较小,能够满足实际煤矿井下钻探工艺的精度需求。
    Abstract: Acceleration sensor is usually applied to measure the face angle and the inclination angle of the drilling trajectory measurement system, factors such as the manufacturing process, the mechanical processing of probe and the assembly produce measurement error of tool face angle and inclination. In order to correct the above error, the paper first introduced the trajectory measurement while drilling system and its working principle, and then analyzed the error of the acceleration sensor, the error model of MEMS acceleration sensor and 36-position calibration method were built, and the corresponding test was completed. The experimental results indicate that the accuracy for inclination angle is 0.2°, the accuracy for face angle is 0.2°, and the two parameters influence rarely each other. As a result, the acceleration error model can meet the accuracy requirements in actual underground drilling.
  • [1] 向军文. 定向钻进控制预测技术[J]. 地质与勘探,2010,46(6):1123-1126.

    XIANG Junwen. Prediction technology for directional drilling control[J]. Geology and Exploration,2010,46(6):1123-1126.

    [2] 薛琴. 双轴倾角传感器在钻孔测斜仪中测量算法的校正[J]. 煤田地质与勘探,2007,35(6):70-73.

    XUE Qin. Measurement algorithmic adjustment of 2-axis inclinometer in borehole inclinometer[J]. Coal Geology & Exploration,2007,35(6):70-73.

    [3] 郭敏,尹光洪,田曦,等. 基于三轴加速度计的倾斜角传感器的研究与设计[J]. 现代电子技术,2010,33(8):173-177.

    GUO Min,YIN Guanghong,TIAN Xi,et al. Research and design of tilt-angle sensor based on three-axis accelerometer[J]. Modern Electronics Technique,2010,33(8):173-177.

    [4] 江浩,燕斌. 基于PNI磁感式传感器的钻孔测斜仪的研究[J]. 煤田地质与勘探,2016,44(4):132-135.

    JIANG Hao,YAN Bin. The research of borehole incli-nometer based on PNI magnetic induction sensor[J]. Coal Geology & Exploration,2016,44(4):132-135.

    [5] 郭爱煌,傅君眉. 基于地球重力场和磁场测量的测斜技术[J]. 仪器仪表学报,2001,22(4):400-403.

    GUO Aihuang,FU Junmei. The technology of inclination measurement based on the gravitational field and geomagnetic field[J]. Chinese Journal of Scientific Instrument,2001,22(4):400-403.

    [6] 张玉波,孟耀华,魏春明,等. 随钻测斜仪中传感器信号处理技术研究[J]. 昆明理工大学学报(理工版),2010,35(2):32-35.

    ZHANG Yubo,MENG Yaohua,WEI Chunming,et al. Research on signal processing technique of sensors in MWD[J]. Journal of Kunming University of Science and Technology(Science and Technology),2010,35(2):32-35.

    [7] 王岚. 受控定向钻进测量系统三维校正问题研究[D]. 北京:煤炭科学研究总院,2008.
    [8] 张兴梅,高彩虹,范月荣. 影响数字式连续测斜仪测量精度的因素分析[J]. 河南石油,2002,16(5):39-43.

    ZHANG Xingmei,GAO Caihong,FAN Yuerong. An analysis of influential factors on accuracy of measurements of digital continuous clinometer[J]. Henan Petroleum,2002,16(5):39-43.

    [9] 刘匡晓. 随钻测斜系统的数学模型分析及应用[J]. 石油仪器,1996,10(2):37-39.

    LIU Kuangxiao. The analysis and applieation of the mathematieal model on MWD[J]. Petroleum Instruments,1996,10(2):37-39.

    [10] 余小平,庹先国,王洪辉. 基于SOC的高精度倾角测量系统的设计[J]. 电子设计工程,2012,18(12):34-37.

    YU Xiaoping,TUO Xianguo,WANG Honghui. Design of high-accuracy tilt angle measurement system based on SOC[J]. Electronic Design Engineering,2012,18(12):34-37.

    [11] 郭鹏飞,任章,邱海韬,等. 一种十二位置不对北磁罗盘标定方法[J]. 中国惯性技术学报,2007,5(15):598-601.

    GUO Pengfei,REN Zhang,QIU Haitao,et al. Twelve-position calibrating method without north reference for magnetic compass[J]. Journal of Chinese Inertial Technology,2007,5(15):598-601.

  • 期刊类型引用(18)

    1. 王小波,张鹏. 无线电磁波随钻测量系统的发展与展望. 地质装备. 2024(01): 11-17 . 百度学术
    2. 王小波,张鹏. 本安型电磁波随钻系统现状与展望. 陕西煤炭. 2024(05): 89-93 . 百度学术
    3. 覃晓兰,黄美兰,刘运毅. 基于差分信息的加速度快速校正算法. 仪表技术与传感器. 2023(01): 117-120+126 . 百度学术
    4. 李中国,蔡德钩,赵勇,刘文武. 阵列MEMS测斜仪高精度误差补偿方法研究. 铁道建筑. 2022(01): 153-157 . 百度学术
    5. 李渊,燕斌. 基于全空间误差补偿的钻孔轨迹测量系统的研究. 工业仪表与自动化装置. 2022(03): 53-59 . 百度学术
    6. 韦海瑞,朱芝同,吴川,邵玉涛,赵洪波,刘广,贾炜,董巍,张化民,贾明浩,薛倩冰. 近钻头随钻测量系统及其小型化设计关键技术分析. 钻探工程. 2022(05): 156-162 . 百度学术
    7. 车路. 矿用钻孔轨迹仪在穿层钻孔孔群中的应用. 内蒙古煤炭经济. 2022(14): 136-138 . 百度学术
    8. 耿科,陈晓斌,王风栋. 基于MEMS传感器的隧道变形监测系统设计与试验研究. 交通科技. 2022(06): 106-110 . 百度学术
    9. 郭梁,宋建成,宁振兵,王明勇,吝伶艳,黄健琦. 基于捷联惯性导航的矿用单轨吊机车定位算法. 工矿自动化. 2021(01): 49-54+86 . 百度学术
    10. 燕斌. 新型矿用钻机开孔定向仪的标定及误差补偿技术. 地球物理学进展. 2021(02): 826-833 . 百度学术
    11. 燕斌. 煤矿井下矿用本安型钻机开孔定向仪的研制. 仪表技术与传感器. 2021(05): 63-66 . 百度学术
    12. 樊依林,刘耀波,范涛,汲方林. 基于LSM303DLH的电子罗盘设计. 电子设计工程. 2021(17): 55-58 . 百度学术
    13. 李渊. 一种应用于小孔径的手持式钻孔测斜仪研制. 煤矿机电. 2021(04): 71-75+79 . 百度学术
    14. 王小波. 无线电磁波随钻测量系统姿态精度的影响因素分析. 煤田地质与勘探. 2021(06): 258-264 . 本站查看
    15. 刘耀波. 基于PNI磁传感器的低功耗电子罗盘研究. 电子测量技术. 2020(12): 158-162 . 百度学术
    16. 张佳. ADXL355加速度计在强振动环境中的应用. 电子测试. 2020(15): 17-19 . 百度学术
    17. 汪凯斌. YSDC矿用电磁波随钻测量系统及在煤矿井下空气钻进中的应用. 煤矿安全. 2019(07): 153-156 . 百度学术
    18. 燕斌,程建远,蔡远利,李萍,冯宏. 煤矿井下开孔定向仪寻北系统误差分析及补偿. 工矿自动化. 2019(08): 92-96 . 百度学术

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  • 收稿日期:  2016-08-17
  • 发布日期:  2017-08-24

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