水平定向鉆進跟蹤與導向儀中地下傳感發(fā)射探頭的設計

DSP狀態(tài)檢測：將待發(fā)射數(shù)據(jù)以固定的格式存放在DSP的數(shù)據(jù)區(qū)，然后向DSP發(fā)中斷；DSP接收到中斷后，調(diào)制及發(fā)射過程中會引起DSP-FL0一MSP430F149-P4．2的電平變化。在1ms內(nèi)若檢測到變化，DSP工作正常；未檢測到變化，DSP工作不正常，重新調(diào)用DSP程序引導模塊。

3．3 傳感器檢測

(1)傾角檢測：在溫度不變的情況下，單軸加速度計輸出值與傾角的正弦值成線性關系，主要通過查表的方式得到傾角值，并運用最小二乘法進行相應的溫度補償。

(2)面向角檢測：利用MSP430F149定時器的兩個捕獲／比較模塊實現(xiàn)了對雙軸加速度計的雙脈寬輸出的測量。

(3)溫度檢測：通過MSP430F149的I／O引腳直接訪問溫度傳感器，讀取溫度值，并進行相應的判斷。

此外，還設定了看門狗定時器，防止程序跑飛。

4 系統(tǒng)安裝誤差軟件修正

由于探頭安裝過程中軸線偏移以及相關基準線未能對準等，傾角傳感器和面向角傳感器總會產(chǎn)生一定誤差。也就是說，當探頭傾角及面向角處于絕對零位時，對應傳感器測量結果并不是零值，存在一定的偏差，且不同探頭的初始偏差也不相同。利用MSP430F149的程序存儲器是Flash型可在線編程的特點，在整個系統(tǒng)裝配完成后第一次上電時用軟件實現(xiàn)誤差修正。誤差修正軟件流程圖如圖5所示。

Flash存儲器由很多相對獨立的段組成，主要分為信息存儲區(qū)(A、B段)和主存儲區(qū)，可在一個段中運行程序，而對另一個段進行擦除或?qū)懭霐?shù)據(jù)等操作；主要用于保存用戶程序或重要的數(shù)據(jù)、信息等一些掉電后不丟失的數(shù)據(jù)。應用程序在主存儲區(qū)中，主要是對信息存儲區(qū)中的A段進行擦除和寫數(shù)據(jù)。 第一次上電時探頭放置在特定的標定平臺上，使探頭傾角及面向角處于絕對零位。這時探頭上電，運行主程序，傳感器測得的數(shù)據(jù)即為因安裝而形成的固定偏差。把測得的數(shù)據(jù)寫入Flash存儲模塊中鎖定，使以后程序不能再對此段程序存儲單元進行改寫，掉電后也不會被擦除。探頭以后上電工作通過對特定存儲單元數(shù)據(jù)進行判斷，不再執(zhí)行上述過程。但將傳感器每次測量所得數(shù)據(jù)減去第一次上電所測偏差值，即得絕對測量值。在對Flash操作前先要停掉看門狗，防止操作期間看門狗定時器溢出。該子程序流程如圖6所示。

地下傳感發(fā)射探頭運用單片機MSP430F149方便地實現(xiàn)了對傳感器輸出信號的采集、DSP的控制與管理、電源模塊的管理等。同時，采用先進的DSP技術，實現(xiàn)數(shù)字調(diào)制、同步以及相關的數(shù)字信號處理，為地面接收解調(diào)以及定位測深提供了可靠的保障。系統(tǒng)具有：體積小、成本低、可靠性高等一系列優(yōu)點，并采用低功耗設計，探頭在地下可連續(xù)工作十余小時，為水平定向鉆進穿越更長的施工工程提供了有利的條件