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看完本篇你就知道陀螺測斜儀的測量原理了

更新時間:2023-01-05      點擊次數(shù):781
  陀螺測斜儀是對采用陀螺元件確定鉆孔傾斜方位角的測斜儀統(tǒng)稱。經(jīng)典的是采用機械框架式陀螺元件的測斜儀,在過去的幾十年里幾乎全都是在用這類陀螺測斜儀。
 
  這種陀螺測斜儀測量的方位是相對的。儀器下到鉆孔中去之前,需要在地面確定對準一個方向,然后啟動機械陀螺,這個陀螺是安裝在有三自由度的萬向框架上,讓它達到穩(wěn)定的高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。這時陀螺就有了定向性。
 
  下井測量時,儀器自轉(zhuǎn)和鉆孔傾斜方向的偏轉(zhuǎn)在理想情況下都不能改變陀螺轉(zhuǎn)子的起始指向,測量和記錄儀器相對起始指向所轉(zhuǎn)過的角度,就能計算出鉆孔的傾向。顯然,鉆孔的傾向是在陀螺起始方向上起算的,測量結(jié)果稱作相對方位。
 
  上世紀90年代后期出現(xiàn)了硅微機械陀螺元件,這種元件沒有傳統(tǒng)機械陀螺那種保持定向性的高速轉(zhuǎn)子,實際上是一種角速度敏感元件。把它裝在測斜儀上,對角速度信號進行積分,理論上就可以計算出儀器在鉆孔中運動時,相對起始方向所轉(zhuǎn)過的角度。
 
  進一步也就可以計算出鉆孔相對起始方向的傾斜角度變化。但實際上由于靈敏度、噪聲、漂移等因素影響,還不能做到實用水平。
 
  對角速度測量有更高靈敏度和精度的光纖陀螺、動力調(diào)諧陀螺近些年來被成功應(yīng)用到測斜儀中。雖然這些元件也稱為陀螺儀,但和硅微機械陀螺儀一樣,都是角速度敏感元件。與硅微機械陀螺不同的是,它們對角速度的靈敏度高了好幾個數(shù)量級。
 
  利用它們對角速度的高靈敏度特性,我們可以用它來直接測量地球自轉(zhuǎn)的角速度矢量,再進行計算處理就能確定鉆孔的傾斜方位。這個方位是相對地球北極方向的方位,有人稱作真北方位角。這種陀螺測斜儀稱為自尋北陀螺儀,是最好水平,用途廣的測斜儀。
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