井中三分量磁力仪的千米数传技术研究及其实现

【摘要】在资源开采领域，钻井是整个开采过程中非常重要的一环，钻井的质量会直接影响着能否顺利及高效的开采到所需利用的资源。而且我国又是一个石油消耗大国。所以在能源开采领域，特别是在石油页岩气等能源开采领域，为了提高开采效率，越来越多的国家开始使用定向钻井技术。同时，近年来电子芯片技术也在飞速发展，越来越多的性能优秀体积小巧的芯片被研发出来，使得单片机的处理能力大大提升应用范围也大大增加。目前，定向井的钻取仍旧是当前钻井行业中一项先进技术，它不但需要有性能优秀的大型钻井机械以及精确而复杂的理论计算，还需要高精度的钻头姿态探测仪器（主要是地磁场及重力加速度的探测）。但是现有的高精度磁场探测仪器大多都为外国进口，价格昂贵而且不包含重力加速度的测量设备，如需重力加速度测量的设备则又需花重金买入。本论文目的就在于结合目前已有的高精度磁力计研制出一套廉价高精度钻井探测仪器，进行长距离数据传输及高精度数据采集电路的应用研究，实现以C8051F321及其周围芯片为基础的LVDS及数据采集功能。论文的主要工作包括三部分：（一）井上及井下的硬件电路设计；（二）井上及井下电路的内部程序设计；（三）与井上电路相匹配的上位机程序设计（VC++6.0）。井上及井下的硬件电路包括LVDS通信电路设计，电源供电及参考电压电路设计，磁数据及重力加速度数据切换电路设计，AD采集电路设计，与spectramag-6仪器对接接口设计等。井上及井下电路的内部程序包括LVDS通讯协议设计，AD控制程序设计，基于USB的上位机通信协议设计，不同采集状态的低功耗设计等。其中的低功耗设计是考虑到井下电路是由锂电池供电，为了提高其单次的工作时长，提高工作效率，程序中采用了分时供电的方法来降低整体系统的功耗，实现更长时间的续航。
【作者】乐恒；
【导师】邓明；
【作者基本信息】中国地质大学（北京），信息与通信工程，2014，硕士
【关键词】资源；钻井；LVDS；仪器；

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