题目：基于磁阻和倾角传感器的钻孔测斜仪的研制

钻孔测斜仪是一种测量钻孔顶角和方位角的装置，煤田测井行业的发展对其提出了高精度、小体积、低成本的要求。论文采用三轴正交磁阻传感器测量地磁场信息和两轴倾角传感器测量地球重力场信息的测斜原理，研制了一款新型的钻孔测斜仪探管。 论文主要完成的工作有： 1．根据应用需求，提出了采用基于地球重力场和地球磁场的测斜方案，并推导了采用这种技术时顶角和方位角的计算公式； 2．在系统需求分析的基础上完成了总体方案设计，采用小型化封装的传感器、自带24位模数转换的系统级单片机及最少量的外围器件构成了测斜系统的硬件电路，实现了电路的小型化设计； 3．用三维机械设计软件SolidWorks设计了测斜仪探管的机械结构，不仅提高了机械设计的效率，优化了探管结构，而且满足了密封性、抗震性和耐压性要求； 4．在Keil C环境下用C语言编写了单片机工作程序，通过软件实现了传感器信号的测量及补偿、顶角和方位角的解算及角度数据的数字滤波处理； 5．全面分析了测斜系统各种误差因素对磁阻传感器和倾角传感器测量结果的影响，总结了方位角误差和顶角误差的数学模型，并给出了给定基准补偿法、自动补偿法和简化补偿法三种误差补偿方法； 6．研究了给定基准补偿法和简化补偿法的实验方法，并分析了实验补偿结果； 7．在VC++环境下，用CSerial类开发了基于简化补偿法的上位机标定软件； 8．完成了系统联调，并给出了调试步骤和故障问题的解决方法。 研制的钻孔测斜仪探管目前已转化成产品投入市场，测斜仪顶角的最高测量精度可达±0.2°，方位角的最高测量精度可达±2°。性能指标优于同类型产品，体积是同类产品的五分之四。从生产厂商和野外测井人员反映的情况来看，这种新型测斜仪基本能满足煤田测井的工程需求。此项研究成果还可用于工程、水文和地质等测井领域。