基于MC9S12XEP100的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)定向測(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　3.3 井下測(cè)量軟件流程圖

　　井下測(cè)量系統(tǒng)主要功能是按照井下系統(tǒng)命令完成相關(guān)測(cè)量、設(shè)置和查詢，其流程圖如圖6所示。系統(tǒng)在完成相關(guān)初始化工作之后，進(jìn)入中斷等待;當(dāng)產(chǎn)生串口中斷時(shí)，判斷是否為命令碼，如果為命令碼0x03，則接收控制碼，否則繼續(xù)等待。接著，查詢是否是1553規(guī)定的控制碼，如果是則執(zhí)行相應(yīng)的操作(如命令碼03、控制碼04，則進(jìn)行直流量數(shù)據(jù)采集)，完成相關(guān)操作之后根據(jù)1553協(xié)議返回相應(yīng)的數(shù)據(jù)包。最后，清除相應(yīng)設(shè)置，等待下一次中斷。

　　3.4 地面試驗(yàn)

　　參照動(dòng)態(tài)磁偶極子模型，建立地面試驗(yàn)裝置。首先，模擬磁工裝，產(chǎn)生交變磁場(chǎng)。在ANSYS電磁仿真的基礎(chǔ)上選用溫度性能最優(yōu)的N42SH永磁鐵進(jìn)行設(shè)計(jì)。為了模擬井下實(shí)驗(yàn)中，磁工裝短節(jié)安裝在作業(yè)井鉆頭和螺桿鉆具間且永磁體的南北極垂直于鉆頭的鉆井方向，鉆頭帶動(dòng)永磁體旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)。地面實(shí)驗(yàn)采用步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)磁工裝短節(jié)對(duì)其姿態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)，根據(jù)需要可以控制不同的轉(zhuǎn)速。本次試驗(yàn)以492rad/s的速度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生一個(gè)中心頻率為1Hz的交變磁場(chǎng)源;其次，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。為了便于模擬不同角度和距離的數(shù)據(jù)采集，利用臺(tái)架固定測(cè)量裝置中探管的位置，通過(guò)移動(dòng)磁工裝來(lái)調(diào)節(jié)磁工裝與探管間的角度和距離。試驗(yàn)在60mX30m的場(chǎng)地上進(jìn)行，設(shè)置測(cè)量裝置放大倍數(shù)為100或200，以5m為基準(zhǔn)，移動(dòng)磁工裝進(jìn)行測(cè)量，得到測(cè)量點(diǎn)x、y、z三軸的坐標(biāo)，通過(guò)計(jì)算得到測(cè)量的距離及相對(duì)誤差，如表2，其中，磁工裝與測(cè)量裝置間的實(shí)際距離利用激光器進(jìn)行定位。由表可知，在50m范圍內(nèi)，測(cè)量距離誤差在5%以內(nèi)，超過(guò)50m誤差急劇增大。如表2。

　　4 結(jié)束語(yǔ)

　　基于動(dòng)態(tài)磁偶極子模型，提出了以鉆頭為坐標(biāo)原點(diǎn)的三維旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)定向測(cè)距系統(tǒng)方案。結(jié)合動(dòng)態(tài)系統(tǒng)模型完成了基于MC9S12XEP100的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)定向測(cè)距系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，制定了井上通訊板和井下測(cè)量板之間的通訊協(xié)議、軟件的設(shè)計(jì)。搭建地面模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在50m測(cè)量范圍內(nèi)，距離誤差在5%以內(nèi)，滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求。為了進(jìn)一步驗(yàn)證系統(tǒng)的可行性和測(cè)量的準(zhǔn)確性，有待進(jìn)行井下測(cè)量實(shí)驗(yàn)，以進(jìn)一步改進(jìn)改進(jìn)和優(yōu)化系統(tǒng)。

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