CN1948707B - 基于磁阻和倾角传感器的捷联式钻孔测斜仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于磁阻和倾角传感器的捷联式钻孔测斜仪，其井下探管由机械骨架和硬件电路板组成，硬件电路板安装在机械骨架内；所述硬件电路板由三轴磁阻传感器、两轴倾角传感器、自带24位A/D的单片机、通讯电路、RS232接口电路和电源电路构成；采用三轴集成磁阻传感器、两轴集成倾角传感器、自带A/D转换的单片机以及与地面装置进行联络的通讯电路构成。其不仅提高了测斜仪的测量精度，缩小了体积，减少了成本，而且提高了生产仪器的效率。

Description

基于磁阻和倾角传感器的捷联式钻孔测斜仪

技术领域

本发明涉及一种用来测量井眼轨迹的测量仪器，更特别地说，是指一种基于磁阻和倾角传感器的捷联式钻孔测斜仪。

背景技术

钻孔测斜仪是一种用来测量钻孔倾斜度和倾向度的仪器，一般由钻孔中探管部分和地面装置组成，可广泛应用于煤田、工程、水文、地质等测井领域。

钻孔的倾斜度用顶角表示，倾向度用方位角表示。钻孔测斜仪的测量原理很多，其中陀螺式测斜仪使用陀螺仪来确定方位角，使用重力加速度计来确定顶角。这种测斜仪可以用在无磁和有磁的环境中，测量精度高，但陀螺仪体积大，产品成本高。基于地球磁场和重力场的测斜仪通常使用磁传感器测量磁方位角，使用重力加速度计来确定顶角，目前通常使用的磁传感器是磁通门。但磁通门电路处理复杂，体积大，成本也较高。

磁阻式传感器是基于电阻阻值随外部磁场改变原理的磁传感器，具有体积小、灵敏度高、成本低等特点。用磁阻传感器代替磁通门测量磁方位，则使得测斜仪的体积大大减小，而且测斜仪电路的复杂程度降低，同时降低的还有产品的成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于磁阻和倾角传感器的捷联式钻孔测斜仪，该钻孔测斜仪采用三轴集成磁阻传感器、两轴集成倾角传感器、自带A/D转换的单片机以及与地面装置进行联络的通讯电路构成。其不仅提高了测斜仪的测量精度，缩小了体积，减少了成本，而且提高了生产仪器的效率。

本发明是一种基于磁阻和倾角传感器的捷联式钻孔测斜仪，其井下探管由机械骨架和硬件电路板组成，硬件电路板安装在机械骨架内；所述硬件电路板由三轴磁阻传感器、两轴倾角传感器、自带24位A/D的单片机、通讯电路、RS232接口电路和电源电路构成。

所述磁阻传感器，用于测量其敏感轴方向上的地磁场强度；

所述倾角传感器，用于测量其敏感轴方向上的重力加速度；

所述单片机，用于采集(A)所述磁阻传感器输出的X轴地磁场信号H_x、Y轴地磁场信号H_y和Z轴地磁场信号H_z；以及用于采集(B)所述倾角传感器输出的X轴重力加速度信号g_x和Y轴重力加速度信号g_y；以及(C)并对接收的X轴地磁场信号H_x、Y轴地磁场信号H_y、Z轴地磁场信号H_z、X轴重力加速度信号g_x和Y轴重力加速度信号g_y进行顶角的实时解算，以及方位角

的实时解算，并将解算后顶角V信息和方位角A信息输出给所述通讯电路；

所述通讯电路，用于将从所述单片机输出的顶角V信息和方位角A信息进行脉码转换和放大后，通过电缆传输给地面装置；

所述RS232接口电路，用于实现(A)所述单片机应用程序的更新；以及(B)所述计算机标定数据的下传；以及(C)所述单片机将解算后顶角V信息和方位角A信息上传至所述计算机；

所述电源电路，由电源转换电路和电池电源组成，用于供给井下探管所需的电源。

所述的捷联式钻孔测斜仪，其机械骨架包括配重件、电路板固定架、上接头和外壳；配重件连接端与下密封头一端螺纹连接，下密封头另一端与电路板固定架一端螺纹连接，电路板固定架另一端与上密封头一端螺纹连接，上密封头另一端与连接架一端螺纹连接，连接架另一端套接有保护帽；所述连接架的外部套有密封壳；所述电路板固定架上安装有硬件电路板，其一端设有电池安装腔，电池安装腔内固定放置有电池，电路板固定架外部套接有电路板保护外壳。硬件电路板上的多条连接线穿过通孔，且从导线孔中伸出与地面装置连接。

本发明的优点在于：(1)机械骨架外径设计为40mm的小尺寸圆柱型，实现捷联式钻孔测斜仪的小体积；(2)采用滑动平均与防脉冲干扰的数字滤波方法消除了对测量数据末尾抖动问题；(3)捷联式钻孔测斜仪测量的顶角精度达0.1°，方位角精度达2.5°，满足了工程实际需求；(4)采用计算机标定两种传感器(磁阻传感器、倾角传感器)提高了生产测斜仪的效率；(5)采用固态传感器，减少了机械加工的复杂度，从而减少了生产成本。

附图说明

图1是本发明捷联式钻孔测斜仪的硬件电路部分的结构框图。

图2是本发明捷联式钻孔测斜仪的机械骨架的外部示图。

图2A是电路板固定架结构图。

图2B是上接头结构图。

图3是倾角传感器的电路图。

图4是磁阻传感器的电路图。

图5是单片机电路图。

图6是存储器电路图。

图7是RS232接口电路图。

图8是通讯电路的电路图。

图9是电源电路的电路图。

图10A是测斜仪的测试原理示意图。

图10B是坐标旋转变换示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明。

请参见图1所示，本发明是一种基于磁阻和倾角传感器的捷联式钻孔测斜仪，由地面计算机(用于标定方位角、顶角；或者用于下载、更新程序)、地面装置(用于给井下探管供电，接收并显示测量数据，采集下井深度信息的装置)和井下探管组成，所述井下探管由机械骨架和硬件电路板组成，硬件电路板安装在机械骨架上。所述硬件电路板由三轴磁阻传感器、两轴倾角传感器、自带24位A/D的单片机、通讯电路、RS232接口电路和电源电路构成。

在本发明中，请参见图2、2A、2B所示，机械骨架包括配重件1、电路板固定架6、上接头4和两段外壳(电路板保护外壳3、保护帽5)；配重件1连接端与下密封头2一端螺纹连接，下密封头2另一端与电路板固定架6一端螺纹连接，电路板固定架6另一端与上密封头7一端螺纹连接，上密封头7另一端与连接架8一端螺纹连接；所述连接架8的外部套有上接头4；所述电路板固定架6上安装有硬件电路板，电路板固定架一端设有电池安装腔61，电池安装腔61内固定放置有电池，电路板固定架6外部套接有电路板保护外壳3。硬件电路板上的多条连接线穿过通孔71，且从导线孔81中伸出与地面装置连接。

本发明硬件电路中各部分实现的功能如下：

所述磁阻传感器是包含三个正交轴，即X轴、Y轴、Z轴，是用于测量敏感轴方向环境磁场强度的传感器；

所述倾角传感器是包含两个正交轴，即X轴、Y轴，用于测量敏感轴方向重力加速度的传感器；

所述单片机，用于采集(A)所述磁阻传感器输出的X轴地磁场信号H_x、Y轴地磁场信号H_y和Z轴地磁场信号H_z；以及用于采集(B)所述倾角传感器输出的X轴重力加速度信号g_x和Y轴重力加速度信号g_y；以及(C)并对接收的X轴地磁场信号H_x、Y轴地磁场信号H_y、Z轴地磁场信号H_z、X轴重力加速度信号g_x和Y轴重力加速度信号g_y进行顶角

的实时解算，以及方位角

的实时解算，并将解算后顶角V信息和方位角A信息输出给所述通讯电路；

所述通讯电路，用于将从所述单片机输出的顶角V信息和方位角A信息进行脉码转换和放大后，通过电缆传输给地面装置；

所述RS232接口电路，用于实现(A)所述单片机应用程序的更新；以及(B)所述计算机标定数据的下传；以及(C)所述单片机将解算后顶角V信息和方位角A信息上传至所述计算机；

所述电源电路，用于供给井下探管所需的电源，其由电源转换电路和电池电源组成。

所述电源电路接收地面装置电源或电池电源，并提供给井下探管所需的电源；

地面装置用于将AC220V转换为DC300V、40mA的恒流源供给井下探管，同时接收井下探管输出的角度信息，并可进行显示、存储和打印。

计算机通过RS232接口对单片机下载程序和标定数据，也可用于接收单片机输出的测量角度信息。

本发明捷联式测斜仪是基于地球磁场和重力场的工作原理设计的，并采用计算机进行标定本发明中采用的两种传感器。

如图10A所示，地理坐标系NWD(北西天)以地球水平面磁北(ON)及磁西(OW)方向和地球重力场方向(OD)组成了直角坐标系。探管坐标系XYZ以探管质心O′为原点，轴线(O′Z)及与轴线相垂直的平面坐标系(O′XY)组成了直角坐标系。其中井下探管轴线方向OO′与当地重力场方向之间的锐夹角V即为顶角，从地球磁北方向ON顺时针旋转到探管轴线在水平面的投影OO″时所形成的夹角即为磁方位角。通过安装三轴正交的重力加速度计和三轴正交的磁力计即可计算出探管的角度参数。

井下探管在空间中的姿态可用相对于地理坐标系的有限次旋转来表示。由于坐标平移前后的旋转效果等同，为叙述方便，此处将探管平移到质心O′与地理坐标系原点O相重合的位置。具体旋转过程如图10B所示，地理坐标系NWD(北西天)首先绕OD轴顺时针旋转A角成为X₁Y₁D坐标系，再绕Y1轴顺时针旋转V角成为X₂Y₁Z坐标系，最后绕Z轴顺时针旋转T角(工具面角)成为探管坐标系XYZ。

每次旋转相当于一次坐标变换，相应的变换矩阵如下：

$R_A=\left[\begin{array}{ccc}\cos A& -\sin A& 0\\ \sin A& \cos A& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]---\left(1\right)$

$R_V=\left[\begin{array}{ccc}\cos V& 0& \sin V\\ 0& 1& 0\\ -\sin V& 0& \cos V\end{array}\right]---\left(2\right)$

$R_T=\left[\begin{array}{ccc}\cos T& -\sin T& 0\\ \sin T& \cos T& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]---\left(3\right)$

于是探管坐标系与地理坐标系之间满足以下关系：

U_XYZ＝R_TR_VR_AU_NWD                            (4)

地理坐标系下重力场和地磁场信息分别为：

[g_x g_y g_z]^T＝R_TR_VR_A[0 0 1]^T                 (5)

[H_x H_y H_z]^T＝R_TR_VR_A[H_N 0 H_D]^T               (6)

式中g_x、g_y表示并下探管各轴的重力加速度，“1”为一个g的重力加速度；H_x、H_y、H_z表示井下探管各轴的地磁场强度，H_N、H_D表示地理坐标系下北向和重力场方向的地磁场强度。

当采用两轴集成的倾角传感器时，g_z可用

来代替，这时由式(5)

和式(6)可推导出顶角和方位角的计算公式如下：

$V=\arcsin \sqrt{g_x^2+g_y^2}---\left(7\right)$

$A=\arctan \frac{H_x{g}_y-H_y{g}_x}{H_z(g_x^2+g_y^2)-(H_x{g}_x+H_y{g}_y)\sqrt{1-(g_x^2+g_y^2)}}---\left(8\right)$

通过两轴倾角传感器实时测量g_x、g_y，三轴磁阻传感器实时测量H_x、H_y、H_z，利用上述公式(7)和(8)进行解算，就可以测得钻孔的顶角和方位角。

本发明硬件电路中各芯片端子的联接如下：

请参见图3所示，倾角传感器U1的输出信号端11经电阻R5、电容C24后接地，且电阻R5、电容C24构成低通滤波电路，电阻R5与电容C24连接的一端与电阻R13联接后与单片机U8的A/D输入端18联接；输出信号端5经由电阻R6、电容C25后接地，且电阻R6、电容C25构成低通滤波电路，电阻R6与电容C25连接的一端与电阻R14联接后与单片机U8的A/D输入端19联接；测试输入信号端10与单片机U8的端36联接，端9与单片机U8的端37联接；模拟电源经滤波电容C23后进入倾角传感器U1的端12，片选信号端7接地，使倾角传感器U1处于选通状态。

请参见图4所示，磁阻传感器U4的X轴传感信息输出正端2、X轴传感信息输出负端7与运算放大器U5的端3、端2联接，Y轴传感信息输出正端4、Y轴传感信息输出负端10与运算放大器U6的端3、端2联接，置位复位正端6经电容C28后与MOS管U2的端5联接，置位复位负端8接地；运算放大器U5的端1经电阻R10与端8联接，电源与运算放大器U5的端7联接，端6经电容C30后与端8联接，端6经电容C33后接地，端6经电阻R15后与单片机U8的A/D输入端20联接，端5与运算放大器U9的端6联接，端5经电容C32接地；运算放大器U6的端1经电阻R11与端8联接，电源与运算放大器U6的端7联接，端6经电容C34后与端8联接，端6经电容C37后接地，端6经电阻R16后与单片机U8的A/D输入端21联接，端5与运算放大器U9的端6联接，端5经电容C36接地。

磁阻传感器U3的Z轴传感信息输出正端2、Z轴传感信息输出负端8与运算放大器U7的端3、端2联接，置位复位正端6经电容C28后与MOS管U2的端5联接，置位复位负端7接地；运算放大器U7的端1经电阻R12与端8联接，电源与运算放大器U7的端7联接，端6经电容C38后与端8联接，端6经电容C41后接地，端6经电阻R17后与单片机U8的A/D输入端22联接，端5与运算放大器U9的端6联接，端5经电容C40接地。

MOS管U2的复位端2与单片机U8的端35联接，端3接20V电源；端4经电阻R9接20V电源，端4经电容C26与三极管Q2的集电极端1联接；三极管Q2的集电极端1经电阻R8接20V电源，三极管Q2的发射极端3接地，三极管Q2的基极端2经电阻R7与单片机U8的端34联接；20V电源经滤波电容C27后接地。

请参见图5所示，单片机U8的端1和端2分别与晶振电路联接，作为单片机工作的基准时钟；端3和端4分别与RS232串口芯片U11的端9和端11联接，形成RS232接口；端5与端6联接后与开关电路U13A的端1联接，单片机U8输出256us的方波信号给开关电路，7端与开关电路U13A的13端联接，实现单片机U8控制开关电路的脉码转换；13端与复位电路U12的2端联接，形成单片机的复位电路；18端、19端、20端、21端和22端为传感器信息端，传感器信息进入单片机后即可被转换成数字信号，经过解算可得到测量的角度信息；26端通过电阻R21与运算放大器U9的端6联接，作为A/D转换时的公共参考电压；端30与端31联接后经滤波电容C46接地，并与运算放大器U9的端3联接；34端和35端与MOS管U2的2端联接，用于控制磁阻传感器的置位复位电路；36端和37端与倾角传感器U1的10端和9端联接，实现对倾角传感器进行测试；44端和45端是单片机下载程序的控制端；61端、62端、63端和64端分别与存储器U10(请参见图6所示)的1端、5端、2端和6端联接，完成单片机对串行存储器的读写，存储器U10的端3、端7直接接电源，使存储器处于可读写状态。本发明中，单片机U8所需电源有5V、3.3V，其各个端子电源联接为常规联法。

请参见图7所示，RS232接口电路U11的端2经电容C51与端4联接，端5经电容C52与端6联接，端1与端12直接接地，供电电源与端15联接，端3经电容C53接地，端7经电容C54接地，端13与端8与串口J7联接，端16接电源。

在本发明中，请参见图8所示，通讯电路由开关电路U13和运算放大电路U14构成。开关电路U13的端2经电容C55、电阻R22后接地，电容C55与电阻R22连接的一端经电阻R23与运算放大器U14的端2联接，运算放大器U14的端2经电阻R24与运算放大器的端1联接，运算放大器U14的端3经电阻R25接地，运算放大器U14的端1与端5、端10、端12联接，运算放大器U14的端6与端7联接，并经电阻R26后与信号输出端子J2的端1联接；运算放大器U14的端9与端8联接，并经电阻R27后与信号输出端子J2的端1联接；运算放大器U14的端13与端14联接，并经电阻R28后与信号输出端子J2的端1联接；信号输出端子J2的端1经二极管D9与+10V电源联接；信号输出端子J2的端1经二极管D10与-10V电源联接；开关电路U13的端11、端12、端4、端5、端8、端6与电源联接。

在本发明中，请参见图9所示，电源电路由电源转换电路与DC/DC转换电路构成。地面电源输入接口J1的端1经二极管D1后与开关三极管Q1的集电极端2联接，集电极端2经电阻R2与开关三级管Q1的基极端1联接，集电极端2分别经电容C1、电阻R1后与变压器T1的输入端3联接；开关三极管Q1的基极端1经电容C2与发射极端3联接，开关三极管Q1的基极端1经电阻R3与变压器T1的输入端1联接；开关三极管Q1的发射极端3与变压器T1的输入端2联接；地面电源输入接口J1的端2与变压器T1的输入端3联接；二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5组成全波整流电路；稳压管WY1、稳压管WY2、稳压管WY3、稳压管WY4，滤波电容C3、滤波电容C4、滤波电容C5、滤波电容C6、滤波电容C7、滤波电容C8、滤波电容C9、滤波电容C10、滤波电容C11、滤波电容C12组成稳压转换电路；变压器T1的输出端4、端5经全波整流电路、稳压转换电路后输出电源+10V与电源-10V；电源-10V经电阻R4后接地，起平衡负载作用。

电源+10V与供电方式选择接口J4的端3联接；电池供电接口J3的端1经二极管D6后与供电方式选择接口J4的端1联接；当选择地面电源供电时，供电方式选择接口J4的端3与端2联接；当选择电池供电时，供电方式选择接口J4的端1与端2联接。在本发明中。用于实现将单片机U8解算后的顶角V信息和方位角A信息存储于存储器U10中，等测量完成以后，通过RS232接口将数据传输给计算机。

供电方式选择接口J4的端2与DC/DC转换电路V1的端3联接，DC/DC转换电路V1的端2输出模拟电源5V，DC/DC转换电路V1的端3经滤波电容C13接地，DC/DC转换电路V1的端2经滤波电容C14接地。

供电方式选择接口J4的端2与DC/DC转换电路V2的端3联接，DC/DC转换电路V2的端2输出数字电源3.3V，DC/DC转换电路V2的端3经滤波电容C15接地，DC/DC转换电路V1的端2经滤波电容C16接地。

磁珠L1的两端与模拟地和数字地联接，起滤波作用。

升压电路V3的端2经电容C17与端1联接；升压电路V3的端3经电容C18与端4联接；升压电路V3的端7、端8与模拟地联接；模拟电源经滤波电容C19与升压电路V3的端5联接；升压电路V3的端6经滤波电容C20接模拟地，同时端6经肖特基二极管D7、肖特基二极管D8后输出电源20V；20V电源经滤波电容C22接地；肖特基二极管D7的一端经电容C21后与升压电路V3的端4联接。20V电源为磁阻传感器的置位复位电路(三极管Q2、MOS管U2、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电容C26、电容27和电容C28构成)提供所需电源。

下面对本发明电路部分选用的硬件进行详细说明：

(一)倾角传感器

倾角传感器采用芬兰VTI的SCA100T，它是基于微电容原理的MEMS产品，具有体积小，精度高，输出信号大等优点，内部集成有两个相互正交的重力加速度传感器，用它来替代以前产品的机械摆垂式重力加速度计，可以明显减小体积和减少故障。

(二)磁阻传感器

磁阻传感器采用美国霍尼韦尔的单轴磁阻传感器HMC1051Z和双轴磁阻传感器HMC1052，形成三轴正交的磁阻传感器，它是采用桥式磁敏电阻原理的MEMS产品，具有体积小，分辨率高，价格便宜等优点。

(三)单片机

由于本设计中的传感器输出信号均为模拟信号，为减少硬件电路，本设计选用美国TI公司的内部自带24位A/D转换的系统级单片机MSC1210，用它来完成传感器信号的采集、测量角度的解算和运算结果的输出，极大的简化了硬件电路，而且高精度的A/D转换模块可以实现传感器信息的逼真获取。另外采用其内部的PWM模块可以提供用于脉码转换的256us方波信号；采用其串行接口可以实现RS232通讯电路；采用其外部中断功能可以将测量角度串行输出给脉码转换电路，进而通过四芯铠装电缆上传至地面装置；采用其内部数据FLASH可以实现标定数据的掉电保存和更新；采用其内部程序FLASH可以实现单片机工作程序的掉电保存和更新；采用其SPI接口可以实现对串行FLASH的读写。

本发明捷联式钻孔测斜仪是根据煤田测井行业对钻孔测斜仪提出的高精度、小体积、低成本的要求进行设计的。在基于地球重力场、磁场的测斜仪原理基础上，根据测斜仪顶角和方位角的相关关系，设计完成了基于两种传感器的测斜仪，完成了传感器的标定及特性方程的建立，实现了顶角及方位角的实时测量。针对井下探管自转造成的误差，提出采用正反向连续采集并求平均值的方法进行补偿；针对测量数据末尾抖动问题，提出采用滑动平均与防脉冲干扰的数字滤波方法进行消除。本发明研制的井下探管外径为40mm，顶角精度达0.1°，方位角精度达2.5°，可以满足工程实际需求。

Claims (4)

1.一种基于磁阻和倾角传感器的捷联式钻孔测斜仪，由计算机、地面装置和井下探管组成，其特征在于：所述井下探管由机械骨架和硬件电路板组成，硬件电路板安装在机械骨架内；所述硬件电路板由磁阻传感器U3和U4、两轴倾角传感器U1、自带24位A/D的单片机U8、通讯电路、RS232接口电路U11和电源电路构成；

所述磁阻传感器，用于测量其敏感轴方向上的地磁场强度；

所述倾角传感器，用于测量其敏感轴方向上的重力加速度；

所述单片机，用于采集(A)所述磁阻传感器输出的X轴地磁场信号H_x、Y轴地磁场信号H_y和Z轴地磁场信号H_z；以及

用于采集(B)所述倾角传感器输出的X轴重力加速度信号g_x和Y轴重力加速度信号g_y；以及

(C)并对接收的X轴地磁场信号H_x、Y轴地磁场信号H_y、Z轴地磁场信号H_z、X轴重力加速度信号g_x和Y轴重力加速度信号g_y进行顶角

的实时解算，以及方位角

的实时解算，并将解算后顶角V信息和方位角A信息输出给所述通讯电路；

所述通讯电路，用于将从所述单片机输出的顶角V信息和方位角A信息进行脉码转换和放大后，通过电缆传输给地面装置；

所述RS232接口电路，用于实现(A)所述单片机应用程序的更新；以及

                           (B)所述计算机标定数据的下传；以及

                           (C)所述单片机将解算后顶角V信息和方位角A信息上传至所述计算机；

所述电源电路，由电源转换电路和电池电源组成，用于供给井下探管所需的电源；

所述机械骨架包括配重件(1)、电路板固定架(6)、上接头(4)和电路板保护外壳(3)、保护帽(5)；配重件(1)连接端与下密封头(2)一端螺纹连接，下密封头(2)另一端与电路板固定架(6)一端螺纹连接，电路板固定架(6)另一端与上密封头(7)一端螺纹连接，上密封头(7)另一端与连接架(8)一端螺纹连接，连接架(8)另一端套接有保护帽(5)；所述连接架(8)的外部套有上接头(4)；所述电路板固定架(6)上安装有硬件电路板，电路板固定架一端设有电池安装腔(61)，电池安装腔(61)内固定放置有电池，电路板固定架(6)外部套接有电路板保护外壳(3)；

所述倾角传感器U1的输出信号端11经电阻R5、电容C24后接地，且电阻R5、电容C24构成低通滤波电路，电阻R5与电容C24连接的一端与电阻R13联接后与单片机U8的A/D输入端18联接；输出信号端5经由电阻R6、电容C25后接地，且电阻R6、电容C25构成低通滤波电路，电阻R6与电容C25连接的一端与电阻R14联接后与单片机U8的A/D输入端19联接；测试输入信号端10与单片机U8的端36联接，端9与单片机U8的端37联接；模拟电源经滤波电容C23后进入倾角传感器U1的端12，片选信号端7接地；

所述磁阻传感器U4的X轴传感信息输出正端2、X轴传感信息输出负端7与运算放大器U5的端3、端2联接，Y轴传感信息输出正端4、Y轴传感信息输出负端10与运算放大器U6的端3、端2联接，置位复位正端6经电容C28后与MOS管U2的端5联接，置位复位负端8接地；

运算放大器U5的端1经电阻R10与端8联接，电源与运算放大器U5的端7联接，端6经电容C30后与端8联接，端6经电容C33后接地，端6经电阻R15后与单片机U8的A/D输入端20联接，端5与运算放大器U9的端6联接，端5经电容C32接地；

运算放大器U6的端1经电阻R11与端8联接，电源与运算放大器U6的端7联接，端6经电容C34后与端8联接，端6经电容C37后接地，端6经电阻R16后与单片机U8的A/D输入端21联接，端5与运算放大器U9的端6联接，端5经电容C36接地；

磁阻传感器U3的Z轴传感信息输出正端2、Z轴传感信息输出负端8与运算放大器U7的端3、端2联接，置位复位正端6经电容C28后与MOS管U2的端5联接，置位复位负端7接地；

运算放大器U7的端1经电阻R12与端8联接，电源与运算放大器U7的端7联接，端6经电容C38后与端8联接，端6经电容C41后接地，端6经电阻R17后与单片机U8的A/D输入端22联接，端5与运算放大器U9的端6联接，端5经电容C40接地；

MOS管U2的复位端2与单片机U8的端35联接，端3接20V电源；端4经电阻R9接20V电源，端4经电容C26与三极管Q2的集电极端1联接；三极管Q2的集电极端1经电阻R8接20V电源，三极管Q2的发射极端3接地，三极管Q2的基极端2经电阻R7与单片机U8的端34联接；20V电源经滤波电容C27后接地；

所述单片机U8的端1和端2分别与晶振电路联接，作为单片机工作的基准时钟；端3和端4分别与RS232串口芯片U11的端9和端11联接，形成RS232接口；端5与端6联接后与开关电路U13A的端1联接，单片机U8输出256us的方波信号给开关电路，7端与开关电路U13A的13端联接，实现单片机U8控制开关电路的脉码转换；13端与复位电路U12的2端联接，形成单片机的复位电路；18端、19端、20端、21端和22端为传感器信息端，传感器信息进入单片机后即可被转换成数字信号，经过解算可得到测量的角度信息；26端通过电阻R21与运算放大器U9的端6联接，作为A/D转换时的公共参考电压；端30与端31联接后经滤波电容C46接地，并与运算放大器U9的端3联接；34端和35端与MOS管U2的2端联接，用于控制磁阻传感器的置位复位电路；36端和37端与倾角传感器U1的10端和9端联接，实现对倾角传感器进行测试；44端和45端是单片机下载程序的控制端；61端、62端、63端和64端分别与存储器U10的1端、5端、2端和6端联接，完成单片机对串行存储器的读写，存储器U10的端3、端7直接接电源。

2.根据权利要求1所述的捷联式钻孔测斜仪，其特征在于：所述RS232接口电路U11的端2经电容C51与端4联接，端5经电容C52与端6联接，端1与端12直接接地，供电电源与端15联接，端3经电容C53接地，端7经电容C54接地，端13与端8与串口J7联接，端16接电源。

3.根据权利要求1所述的捷联式钻孔测斜仪，其特征在于：所述通讯电路由开关电路U13和运算放大电路U14构成；开关电路U13的端2经电容C55、电阻R22后接地，电容C55与电阻R22连接的一端经电阻R23与运算放大器U14的端2联接，运算放大器U14的端2经电阻R24与运算放大器的端1联接，运算放大器U14的端3经电阻R25接地，运算放大器U14的端1与端5、端10、端12联接，运算放大器U14的端6与端7联接，并经电阻R26后与信号输出端子J2的端1联接；运算放大器U14的端9与端8联接，并经电阻R27后与信号输出端子J2的端1联接；运算放大器U14的端13与端14联接，并经电阻R28后与信号输出端子J2的端1联接；信号输出端子J2的端1经二极管D9与+10V电源联接；信号输出端子J2的端1经二极管D10与-10V电源联接；开关电路U13的端11、端12、端4、端5、端8、端6与电源联接。

4.根据权利要求1所述的捷联式钻孔测斜仪，其特征在于：所述电源电路由电源转换电路与DC/DC转换电路构成；地面电源输入接口J1的端1经二极管D1后与开关三极管Q1的集电极端2联接，集电极端2经电阻R2与开关三级管Q1的基极端1联接，集电极端2分别经电容C1、电阻R1后与变压器T1的输入端3联接；开关三极管Q1的基极端1经电容C2与发射极端3联接，开关三极管Q1的基极端1经电阻R3与变压器T1的输入端1联接；开关三极管Q1的发射极端3与变压器T1的输入端2联接；地面电源输入接口J1的端2与变压器T1的输入端3联接；二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5组成全波整流电路；稳压管WY1、稳压管WY2、稳压管WY3、稳压管WY4，滤波电容C3、滤波电容C4、滤波电容C5、滤波电容C6、滤波电容C7、滤波电容C8、滤波电容C9、滤波电容C10、滤波电容C11、滤波电容C12组成稳压转换电路；变压器T1的输出端4、端5经全波整流电路、稳压转换电路后输出电源+10V与电源-10V；电源-10V经电阻R4后接地，起平衡负载作用；电源+10V与供电方式选择接口J4的端3联接；电池供电接口J3的端1经二极管D6后与供电方式选择接口J4的端1联接；当选择地面电源供电时，供电方式选择接口J4的端3与端2联接。

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