[实用新型]一种地磁导向仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种导向仪，属于非开挖技术领域。

背景技术

自上世纪90年代传入我国至今，水平定向钻施工技术已经发展得相当成熟。伴随着该技术的发展，施工单位之间的竞争也愈发激烈。为了降低施工成本，技术人员充分挖掘小吨位水平定向钻机的潜力，力争采用小吨位水平定向钻机来完成长距离和大深度的钻进工程。

在工作中，水平定向钻机需要与导向仪配套使用。现有与小吨位水平定向钻机配套的导向仪所采用的探棒的外径均为32mm。当小吨位水平定向钻机处于长距离、大深度或强干扰的作业环境时，这种导向仪的地面设备无法接收到探棒发出的信号，进而可能导致小吨位水平定向钻机的钻进出现偏差。

现有与大吨位水平定向钻机配套的导向仪因具有地面人工磁场校正功能而能够有效地解决上述与小吨位水平定向钻机配套的导向仪存在的问题。然而，现有与大吨位水平定向钻机配套的导向仪因其探棒的外径均为45mm而无法应用在小吨位水平定向钻机上。

实用新型内容

本实用新型为解决当小吨位水平定向钻机处于长距离、大深度或强干扰的作业环境时，其导向仪的地面设备无法接收到探棒发出的信号的问题，提出了一种地磁导向仪。

本实用新型所述的地磁导向仪包括地面设备和探棒，地面设备与探棒有线连接；

在探棒的内部设置有重力加速度传感电路、地磁场传感电路和处理电路；

重力加速度传感电路用于测量水平定向钻机的钻头的重力加速度三分量；

地磁场传感电路用于测量水平定向钻机的钻头处的地磁场三分量；

处理电路根据所述重力加速度三分量得到所述钻头的倾斜角和工具面角，根据所述地磁场三分量得到所述钻头的方位角，并将倾斜角、工具面角和方位角信息发送至地面设备；

重力加速度传感电路包括三轴加速度传感器，该传感器采用SCA3100型号的芯片实现；

处理电路包括处理器，该处理器采用MSP430F149型号的芯片实现；

地面设备具有人工磁场校正功能，探棒的外径为32mm。

作为优选的是，重力加速度传感电路还包括电阻R1和电容C1～电容C3，处理电路还包括电阻R2、电容C4～电容C8和晶振X；

电容C4的两端分别与处理器的7号引脚和电源地相连，电容C5的第一端同时与处理器的1号引脚、64号引脚和电压源VCC相连，电容C5的第二端接地，处理器的62号引脚和63号引脚均接地，处理器的58号引脚同时与电阻R2的第一端和电容C6的第一端相连，电阻R2的第二端与电压源VCC相连，电容C6的第二端接地，处理器的53号引脚同时与晶振X的第一端和电容C7的第一端相连，处理器的51号引脚同时与晶振X的第二端和电容C8的第一端相连，电容C7的第二端和电容C8的第二端均接地，处理器的48号引脚、47号引脚、46号引脚和45号引脚分别与所述传感器的5号引脚、7号引脚、6号引脚和8号引脚相连，所述传感器的4号引脚同时与电容C2的第一端、电容C1的第一端、电阻R1的第一端、电容C3的第一端和所述传感器的10号引脚相连，电阻R1的第二端与电压源VCC相连，电容C2的第二端、所述传感器的3号引脚、2号引脚和1号引脚以及电容C1的第二端均接地，所述传感器的12号引脚、11号引脚和电容C3的第二端均接地；

处理器的32号引脚通过调制电路与地面设备相连。

现有与大吨位水平定向钻机配套的导向仪，其探棒内部的三轴加速度传感器采用三个单轴石英加速度传感器实现，该单轴石英加速度传感器的直径为25.4mm，厚度为8mm。除此之外，这种单轴石英加速度传感器还需配备繁复的外围电路。因此，现有与大吨位水平定向钻机配套的导向仪的重力加速度传感电路的体积较大，该导向仪的探棒的外径由于内部电路体积的限制而无法进一步缩小。

本实用新型所述的地磁导向仪，采用SCA3100型号的芯片替代现有与大吨位水平定向钻机配套的导向仪所采用的三个单轴石英加速度传感器。该芯片的尺寸仅为8.6*7.0*3.3mm且外围电路简单。因此，本实用新型所述的地磁导向仪的重力加速度传感电路的体积较小。由此，本实用新型所述的地磁导向仪的探棒的外径可以减小到32mm，使其能够安装到小吨位水平定向钻机的探棒仓内。

本实用新型所述的地磁导向仪因其探棒的尺寸与小吨位水平定向钻机的探棒仓的尺寸相匹配而能够与小吨位水平定向钻机配套使用。相应地，所述地磁导向仪因具有人工磁场校正功能而能够有效地解决现有技术中存在的当小吨位水平定向钻机处于长距离、大深度或强干扰的作业环境时，其导向仪的地面设备无法接收到探棒发出的信号的问题。