光纖陀螺測(cè)斜儀的校準(zhǔn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種校準(zhǔn)方法，尤其涉及一種光纖陀螺測(cè)斜儀的校準(zhǔn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 光纖陀螺儀是一種沒有機(jī)械轉(zhuǎn)子的新型全固態(tài)光纖傳感器，它用來測(cè)量物體的旋 轉(zhuǎn)角速度。由于其精度高，抗沖擊振動(dòng)能力強(qiáng)，易于設(shè)計(jì)和制造等特點(diǎn)，現(xiàn)在越來越廣泛在 尋北儀，經(jīng)煒儀，測(cè)斜儀等尋北定向領(lǐng)域使用。
[0003] 光纖陀螺測(cè)斜儀是利用光纖陀螺儀、加速度傳感器等部件作為傳感元件，通過測(cè) 量地球自轉(zhuǎn)角速度矢量來確定鉆孔傾斜方向的一種儀器設(shè)備。
[0004] 光纖陀螺測(cè)斜儀要實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量，必須將光纖陀螺儀的敏感軸和加速度傳感器的 敏感軸對(duì)齊，并且必須保證加速度傳感器的各個(gè)敏感軸正交?，F(xiàn)有的光纖陀螺測(cè)斜儀主要 通過機(jī)械加工的方法來達(dá)到上述要求，但由于光纖陀螺儀或加速度傳感器本身的軸向偏 移、加工誤差、安裝誤差等因素，光纖陀螺儀的敏感軸和加速度的敏感軸之間的精度較差， 而且加速度傳感器的各個(gè)敏感軸不能完全正交，從而導(dǎo)致光纖陀螺測(cè)斜儀的精度和一致性 的下降。
[0005] 有鑒于上述的缺陷，本設(shè)計(jì)人，積極加以研宄創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種新型光纖陀螺測(cè) 斜儀的校準(zhǔn)方法，使得通過該方法進(jìn)行校正過的測(cè)量數(shù)據(jù)能夠具有更高的精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種光纖陀螺測(cè)斜儀的校準(zhǔn)方法，通 過該校準(zhǔn)方法對(duì)光纖陀螺測(cè)斜儀的初始測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行校正后，得到的校正數(shù)據(jù)更精確，減 少了由于光纖傳感器的敏感軸與加速度傳感器的敏感軸之間不對(duì)齊或者加速度傳感器本 身的敏感軸之間不完全正交帶來的測(cè)量誤差。
[0007] 本發(fā)明的光纖陀螺測(cè)斜儀的校準(zhǔn)方法，所述光纖陀螺測(cè)斜儀包括本體，所述本體 內(nèi)設(shè)有光纖陀螺儀和加速度傳感器，并且光纖陀螺儀的敏感軸與本體的主軸垂直，所述加 速度傳感器包括X敏感軸和Y敏感軸，并且X敏感軸和Y敏感軸分別與本體的主軸垂直，所 述X敏感軸與光纖陀螺儀的敏感軸基本對(duì)齊，所述Y敏感軸與X敏感軸基本垂直，其特征 在于：所述光纖陀螺測(cè)斜儀的校準(zhǔn)方法包括以下步驟：
[0008] A :將光纖陀螺測(cè)斜儀水平放置，使得本體的主軸位于水平平面內(nèi)；
[0009] B :粗略找出光纖陀螺儀的敏感軸方向；
[0010] C :保持本體的主軸在水平平面內(nèi)并改變本體的主軸與真北方向之間的夾角，以進(jìn) 行第一次四方位尋北，找到真北方向后將本體的主軸與真北方向?qū)R；
[0011] D :改變本體的頂角，使得光纖陀螺測(cè)斜儀豎直設(shè)置，并且本體的主軸位于豎直平 面內(nèi)；其中頂角指本體的主軸與豎直方向之間的夾角；
[0012] E :旋轉(zhuǎn)本體，使得本體繞本體的主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，并進(jìn)行第二次四方位尋北，找到真北方 向，并將光纖陀螺的敏感軸與真北方向?qū)R；
[0013] F :將本體繞頂角軸轉(zhuǎn)動(dòng)，以改變本體的頂角，并記錄下本體轉(zhuǎn)動(dòng)到至少兩個(gè)位置 時(shí)加速度傳感器的讀數(shù)，所述頂角軸為分別與本體的主軸和真北方向垂直的軸；
[0014] G :旋轉(zhuǎn)本體，使得本體繞本體的主軸轉(zhuǎn)動(dòng)90度；
[0015] H :將本體繞頂角軸轉(zhuǎn)動(dòng)，以改變本體的頂角，并錄下本體轉(zhuǎn)動(dòng)到至少兩個(gè)位置時(shí) 加速度傳感器的讀數(shù)；
[0016] I :利用步驟F和步驟H中得到的加速度傳感器的讀數(shù)對(duì)實(shí)際測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行校 正，假設(shè)實(shí)際測(cè)量的數(shù)據(jù)的X敏感軸讀數(shù)為χπ，Y敏感軸的讀數(shù)為y n，并且F步驟中當(dāng)本體 的頂角分別為Θ 2時(shí)，所述加速度傳感器的讀數(shù)分別為（XX 01，yx01)和（xx02，yx02)， H步驟中當(dāng)本體的頂角分別為\和α 2時(shí)，所述加速度傳感器的讀數(shù)分別為（xy α1，yyal) 和（xya2，yya2)，并且 xm的值在XX θι和XX Θ2之間，ym的值在yy ai和yy 之間，定義插值映 射函數(shù)y = map(x ;α，β)，其意義為對(duì)于a序列中包含的某一點(diǎn)X，其對(duì)應(yīng)在β序列中的 值，在不考慮交叉軸耦合的情況下，1和ym校正后的讀數(shù)分別為：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種光纖巧螺測(cè)斜儀的校準(zhǔn)方法，所述光纖巧螺測(cè)斜儀包括本體，所述本體內(nèi)設(shè)有 光纖巧螺儀和加速度傳感器，并且光纖巧螺儀的敏感軸與本體的主軸垂直，所述加速度傳 感器包括X敏感軸和Y敏感軸，并且X敏感軸和Y敏感軸分別與本體的主軸垂直，所述X敏 感軸與光纖巧螺儀的敏感軸基本對(duì)齊，所述Y敏感軸與X敏感軸基本垂直，其特征在于：所 述光纖巧螺測(cè)斜儀的校準(zhǔn)方法包括W下步驟： A;將光纖巧螺測(cè)斜儀水平放置，使得本體的主軸位于水平平面內(nèi)； B;粗略找出光纖巧螺儀的敏感軸方向； C;保持本體的主軸在水平平面內(nèi)并改變本體的主軸與真北方向之間的夾角，W進(jìn)行第 一次四方位尋北，找到真北方向后將本體的主軸與真北方向?qū)R； D;改變本體的頂角，使得光纖巧螺測(cè)斜儀豎直設(shè)置，并且本體的主軸位于豎直平面 內(nèi)； E;旋轉(zhuǎn)本體，使得本體繞本體的主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，并進(jìn)行第二次四方位尋北，找到真北方向， 并將光纖巧螺的敏感軸與真北方向?qū)R； F;將本體繞頂角軸轉(zhuǎn)動(dòng)，W改變本體的頂角，并記錄下本體轉(zhuǎn)動(dòng)到至少兩個(gè)位置時(shí)加 速度傳感器的讀數(shù)，所述頂角軸為分別與本體的主軸和真北方向垂直的軸； G;旋轉(zhuǎn)本體，使得本體繞本體的主軸轉(zhuǎn)動(dòng)90度； H;將本體繞頂角軸轉(zhuǎn)動(dòng)，W改變本體的頂角，并錄下本體轉(zhuǎn)動(dòng)到至少兩個(gè)位置時(shí)加速 度傳感器的讀數(shù)； I;利用步驟F和步驟H中得到的加速度傳感器的讀數(shù)對(duì)實(shí)際測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，假 設(shè)實(shí)際測(cè)量的數(shù)據(jù)的X敏感軸讀數(shù)為Xm，Y敏感軸的讀數(shù)為y。，并且F步驟中當(dāng)本體的頂角 分別為和02時(shí)，所述加速度傳感器的讀數(shù)分別為（xx"，yx")和（xxe2，yxe2)，H步驟中 當(dāng)本體的頂角分別為a1和a2時(shí)，所述加速度傳感器的讀數(shù)分別為（xy 和（xy。,， yya2)，并且Xm的值在XX01和XX02之間，y。的值在yya1和yya2之間，定義插值映射函數(shù)y=map(x;a，6)，其意義為對(duì)于a序列中包含的某一點(diǎn)X，其對(duì)應(yīng)在0序列中的值，在不 考慮交叉軸禪合的情況下，Xm和ym校正后的讀數(shù)分別為：
其中，XX對(duì)應(yīng)XX0 2和XX0 1，X對(duì)應(yīng)sin( 02)和sin(目1); 如果考慮交叉軸禪合，加速度傳感器補(bǔ)償后的讀數(shù)為： ^correctedrnap((Xm-map(ym;yy，xy)) ;xx，x); Yc〇rrected=map((y"-map(x"；xx,yx)) ；yy,y)；
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖巧螺測(cè)斜儀的校準(zhǔn)方法，其特征在于：所述粗略找出光 纖巧螺儀的敏感軸方向的具體步驟為： 旋轉(zhuǎn)本體，直至加速度傳感器的X敏感軸的讀數(shù)為0,而Y敏感軸的讀數(shù)的絕對(duì)值為最 大，此時(shí)光纖巧螺儀的敏感軸基本處于水平平面內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖巧螺測(cè)斜儀的校準(zhǔn)方法，其特征在于；在步驟C之前將 光纖巧螺儀的敏感軸與水平方向?qū)R，W提高第一次四方位尋北的尋北精度。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種光纖陀螺測(cè)斜儀的校準(zhǔn)方法，該方法可以對(duì)光纖陀螺測(cè)斜儀中的加速度傳感器和光纖陀螺儀進(jìn)行敏感軸對(duì)準(zhǔn)，并且將加速度傳感器的敏感軸正交化。該方法通過兩次尋北操作分別將光纖陀螺儀的本體和光纖陀螺儀的敏感軸與真北方向?qū)R，然后改變光纖陀螺儀的本體的頂角并記錄下加速度傳感器的相應(yīng)讀數(shù)，最后根據(jù)加速度傳感器的讀數(shù)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行軟件校正。通過該校準(zhǔn)方法對(duì)光纖陀螺測(cè)斜儀的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行校正后，得到的校正數(shù)據(jù)更精確，減少了由于光纖傳感器的敏感軸與加速度傳感器的敏感軸之間不對(duì)齊或者加速度傳感器本身的敏感軸之間不完全正交帶來的測(cè)量誤差。
【IPC分類】G01C25-00
【公開號(hào)】CN104792339
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510209181
【發(fā)明人】萬放, 伍剛, 伍佑明
【申請(qǐng)人】無錫慧聯(lián)信息科技有限公司
【公開日】2015年7月22日
【申請(qǐng)日】2015年4月24日