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矿井钻孔测斜装置研制

作　者: 杨庆
导　师: 李勇
学　校: 合肥工业大学
专　业: 仪器科学与技术
关键词: 钻孔测斜装置 磁阻传感器 探头 手持式同步机
分类号: P634.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 8次
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内容摘要


目前，许多矿井下使用的测斜仪在测斜方式上采用二次送入的方法，测量时必须在起完钻杆后将安装有测斜探管的钻杆重新送入孔内，操作繁琐，耗时耗力，影响钻孔效率。本课题对张集矿现用测斜仪进行了改进，实现了随钻测斜，在钻孔完成后即可得出钻孔测斜参数，直观显示钻孔轨迹曲线，通过曲线直观反映出钻孔偏斜节点，方便快捷。根据测斜数据，实时分析，针对钻孔出现情况及时调整钻孔参数，指导钻孔施工作业，提高钻孔效率。本文先对课题研究的背景及意义进行了概述，研究了钻孔测斜原理，建立了钻孔测斜数学模型。本文研究的重点主要是测斜装置硬件电路设计和软件设计。该测斜装置硬件设计主要包括两个部分：探头硬件电路设计和手持式同步机硬件电路设计。探头电路以LPC1114为核心，以三轴加速度传感器和三轴磁阻传感器为测斜器件，FLASH芯片为存储器件、通过RS232总线与手持式同步机通讯；手持式同步机电路以LPC1768为控制核心，通过按键操作和液晶屏图形界面显示，实现人机交互。同样，软件设计也包括两部分：探头程序设计和手持式同步机程序设计。通过编写单片机程序实现探头数据采集、计算、存储及传输等功能。在编写手持式同步机程序时，移植了嵌入式实时操作系统μC/OS-II、嵌入式应用的图形接口软件μC/GUI、FAT文件系统，在此基础上编写应用程序，实现了手持式同步机功能。最后在实验室条件下对装置的测量精度及测量重复性进行了验证，在现场环境下，进行了实测实验，验证了装置的功能。

全文目录


致谢  7-8
摘要  8-9
ABSTRACT  9-10
目录  10-12
插图清单  12-14
表格清单  14-15
第一章 绪论  15-19
  1.1 课题研究的背景和意义  15-16
  1.2 国内外发展状况  16-18
    1.2.1 国外发展状况  17
    1.2.2 国内发展状况  17-18
  1.3 主要研究内容及章节安排  18
  1.4 本章小结  18-19
第二章 测斜原理及方案设计  19-31
  2.1 基于三轴加速度计和三轴磁阻传感器的姿态测量原理  19-24
    2.1.1 钻孔轨迹的基本要素及坐标计算  19-21
    2.1.2 坐标系定义  21
    2.1.3 基于三轴加速度传感器和三轴磁阻传感器的姿态测量原理  21-24
  2.2 磁阻传感器基本原理  24-26
  2.3 加速度计测倾斜角基本原理  26-28
  2.4 测斜装置整体方案设计  28-30
  2.5 本章小结  30-31
第三章 硬件设计  31-48
  3.1 探头硬件电路设计  31-42
    3.1.1 电源模块设计  31-35
    3.1.2 控制核心 LPC1114  35-37
    3.1.3 传感器模块设计  37-40
    3.1.4 存储模块设计  40-41
    3.1.5 通讯模块设计  41-42
  3.2 手持式同步机硬件电路设计  42-47
    3.2.1 电源模块设计  43-45
    3.2.2 控制核心 LPC1768  45
    3.2.3 通信模块设计  45-46
    3.2.4 人机交互模块设计  46-47
  3.3 本章小结  47-48
第四章 软件设计  48-66
  4.1 探头软件设计  48-54
    4.1.1 LPC1114 初始化  49-50
    4.1.2 传感器模块软件设计  50-52
    4.1.3 存储模块软件设计  52-53
    4.1.4 通讯模块软件设计  53-54
  4.2 手持式同步机软件设计  54-64
    4.2.1 手持式同步机程序运行环境设计  54-58
    4.2.2 手持式同步机任务设计  58-61
    4.2.3 手持式同步机应用程序设计  61-64
  4.3 本章小结  64-66
第五章 功能验证与实验  66-72
  5.1 测量精度及重复性验证  66-68
    5.1.1 测量精度实验  66-67
    5.1.2 重复测量实验  67-68
  5.2 功能验证实验  68-70
  5.3 本章小结  70-72
第六章 总结  72-73
  6.1 论文小结  72
  6.2 不足与改进  72-73
参考文献  73-75
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况  75-76

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中图分类: > 天文学、地球科学 > 地质学 > 地质、矿产普查与勘探 > 钻探工程 > 钻探机械及仪表
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