基于MC9S12XEP100的旋轉磁場定向測距系統(tǒng)設計

　　3.3 井下測量軟件流程圖

　　井下測量系統(tǒng)主要功能是按照井下系統(tǒng)命令完成相關測量、設置和查詢，其流程圖如圖6所示。系統(tǒng)在完成相關初始化工作之后，進入中斷等待;當產生串口中斷時，判斷是否為命令碼，如果為命令碼0x03，則接收控制碼，否則繼續(xù)等待。接著，查詢是否是1553規(guī)定的控制碼，如果是則執(zhí)行相應的操作(如命令碼03、控制碼04，則進行直流量數(shù)據(jù)采集)，完成相關操作之后根據(jù)1553協(xié)議返回相應的數(shù)據(jù)包。最后，清除相應設置，等待下一次中斷。

　　3.4 地面試驗

　　參照動態(tài)磁偶極子模型，建立地面試驗裝置。首先，模擬磁工裝，產生交變磁場。在ANSYS電磁仿真的基礎上選用溫度性能最優(yōu)的N42SH永磁鐵進行設計。為了模擬井下實驗中，磁工裝短節(jié)安裝在作業(yè)井鉆頭和螺桿鉆具間且永磁體的南北極垂直于鉆頭的鉆井方向，鉆頭帶動永磁體旋轉的狀態(tài)。地面實驗采用步進電機帶動磁工裝短節(jié)對其姿態(tài)進行調節(jié)，根據(jù)需要可以控制不同的轉速。本次試驗以492rad/s的速度進行旋轉，產生一個中心頻率為1Hz的交變磁場源;其次，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。為了便于模擬不同角度和距離的數(shù)據(jù)采集，利用臺架固定測量裝置中探管的位置，通過移動磁工裝來調節(jié)磁工裝與探管間的角度和距離。試驗在60mX30m的場地上進行，設置測量裝置放大倍數(shù)為100或200，以5m為基準，移動磁工裝進行測量，得到測量點x、y、z三軸的坐標，通過計算得到測量的距離及相對誤差，如表2，其中，磁工裝與測量裝置間的實際距離利用激光器進行定位。由表可知，在50m范圍內，測量距離誤差在5%以內，超過50m誤差急劇增大。如表2。

　　4 結束語

　　基于動態(tài)磁偶極子模型，提出了以鉆頭為坐標原點的三維旋轉磁場定向測距系統(tǒng)方案。結合動態(tài)系統(tǒng)模型完成了基于MC9S12XEP100的旋轉磁場定向測距系統(tǒng)硬件設計，制定了井上通訊板和井下測量板之間的通訊協(xié)議、軟件的設計。搭建地面模擬實驗平臺，實驗結果表明，在50m測量范圍內，距離誤差在5%以內，滿足系統(tǒng)設計需求。為了進一步驗證系統(tǒng)的可行性和測量的準確性，有待進行井下測量實驗，以進一步改進改進和優(yōu)化系統(tǒng)。

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