挠性陀螺测斜仪寻北全温标定补偿方法

摘要

本发明公开了一种挠性陀螺测斜仪寻北全温标定补偿方法，包括将装配有温控工装的陀螺测斜仪安装在三轴标定装置上；在升温或降温至预定温度的过程中，完成至少一轮的三轴标定装置52个转动位置，每转动一个位置后使陀螺测斜仪进行一次寻北并输出对应的一组寻北数据；将至少52组寻北数据中的加速度计X轴输出的电压信号、加速度计Y轴输出的电压信号、加速度计Z轴输出的电压信号以及陀螺的温度代入加速度计误差补偿模型，利用最小二乘法得出XYZ轴加速度计误差系数；将至少52组寻北数据中的陀螺X轴输出的电压信号、Y轴输出的电压信号、陀螺的温度、XYZ轴加速度计没有误差的比力信号代入陀螺误差补偿模型，利用最小二乘法得出陀螺X轴、Y轴误差系数。

说明书

技术领域

本发明涉及挠性陀螺测斜仪技术领域，特别涉及一种挠性陀螺测斜仪寻北全温标定补偿方法。

背景技术

测斜仪寻北时，全温范围内陀螺和加速度计信号会随温度变化，在相同位置寻北会导致寻北结果姿态角相差几度到几十度。目前钻井用测斜仪点测没有较好全温标定方法解决方案，精度差，标定时间长，并且无法进行外场全温标定补偿。陀螺测斜仪的工作温度范围在-20℃-85℃，要想在超过85℃高温下工作必须外加保温筒，并且挠性陀螺为机电结构，材料受温度变化大，对陀螺参数影响相当大，寻北精度与真值比较相差可以达到几十度，目前有两种方法解决该问题：一、筛选陀螺：挑选出温度性能优越的陀螺，缺点是该方法成本较高。二、分段温度补偿：通过专门加温工装，标定时间长，在分段点附近会有大偏差点出现。本方法弥补以上两种方法不足，成本低，标定时间短，最重的是可以外场标定。

本发明弥补了现有标定方法的缺点，可以实现测斜仪寻北外场全温标定补偿，大大简化了测试过程，数据自动读取和保存，不需要太多的人为手工操作，计算过程完全由计算机完成。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种在不改变现有陀螺测斜仪的电气结构、不更换更优质的陀螺测斜仪的基础上能够对进行全温补偿标定，并且标定时间短的挠性陀螺测斜仪寻北全温标定补偿方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种挠性陀螺测斜仪寻北全温标定补偿方法，包括以下步骤：

S101、陀螺测斜仪与温控工装进行装配，再将装配有温控工装的陀螺测斜仪安装在三轴标定装置上，使陀螺测斜仪在预定的温度段内升温或者降温至预定的温度，所述温控工装用于使陀螺仪在预定的温度段内持续升温或者持续降温；

S102、在升温或降温至预定的温度的过程中，完成至少一轮的三轴标定装置52个转动位置，每转动一个位置后使陀螺测斜仪进行一次寻北并输出对应的一组寻北数据，其中，每一组寻北数据均包括对三轴标定装置对应转动位置时的陀螺X轴输出的电压信号、Y轴输出的电压信号、加速度计X轴输出的电压信号、加速度计Y轴输出的电压信号、加速度计Z轴输出的电压信号以及陀螺的温度T1；

S103、将至少52组寻北数据中的加速度计X轴输出的电压信号、加速度计Y轴输出的电压信号、加速度计Z轴输出的电压信号以及陀螺的温度T1代入加速度计误差补偿模型利用最小二乘法得出X加速度计误差系数K_ax、a_x0、(aax1T²+abx1T+acx1)、(aax2T²+abx2T+acx2)，Y轴加速度计误差系数K_ay、a_y0、(aay1T²+aby1T+acy1)、(aay2T²+aby2T+acy2),以及Z轴加速度计误差系数K_az、a_z0、(aaz1T²+abz1T+acz1)、(aaz2T²+abz2T+acz2)，从而对标定温度段内的三轴加速度计的误差系数进行标定，进而能够根据标定得到的误差系数解算得到三轴加速度计对应的消除误差的比力信号a_xb，a_yb，a_zb，其中:

K_ax为加速度计X轴的标度因数，F_ax为加速度计X轴输出的电压信号，a_x0表示X轴加速度计的零偏误差系数，a_xb表示X轴加速度计没有误差的比力信号，(aax1T²+abx1T+acx1)表示X轴加速度计与加速度计Y轴有关的误差系数；(aax2T²+abx2T+acx2)表示X轴加速度计与Z轴有关的误差系数；

K_ay为加速度计Y轴的标度因数，F_ay为加速度计Y轴输出的电压信号，a_y0表示Y轴加速度计的零偏误差系数，a_yb表示Y轴加速度计没有误差的比力信号，(aay1T²+aby1T+acy1)表示Y轴加速度计与加速度计X轴有关的误差系数；(aay2T²+aby2T+acy2)表示Y轴加速度计与Z轴有关的误差系数；

K_az为加速度计Z轴的标度因数，F_az为加速度计Z轴输出的电压信号，a_z0表示Z轴加速度计的零偏误差系数，a_zb表示Z轴加速度计没有误差的比力信号，(aaz1T²+abz1T+acz1)表示Z轴加速度计与加速度计X轴有关的误差系数；(aaz2T²+abz2T+acz2)表示Z轴加速度计与Y轴有关的误差系数；

S104、将所述至少52组寻北数据中的陀螺X轴输出的电压信号、Y轴输出的电压信号、陀螺的温度T1、步骤S103中求出的X轴加速度计没有误差的比力信号a_xb、Y轴加速度计没有误差的比力信号a_yb、Z轴加速度计没有误差的比力信号a_zb代入陀螺误差补偿模型，

利用最小二乘法得出陀螺X轴误差系数K_gx、D(x)_F、(ax1*T²+bx1*T+cx1)、(ax2*T²+bx2*T+cx2)、(ax3*T²+bx3*T+cx3)、(ax4*T²+bx4*T+cx4)、(ax5*T²+bx5*T+cx5)、(ax6*T²+bx6*T+cx6)；以及利用最小二乘法得出Y轴陀螺误差系数K_gy、D(y)_F、(ay1*T²+by1*T+cy1)、(ay2*T²+by2*T+cy2)、(ay3*T²+by3*T+cy3)、(ay4*T²+by4*T+cy4)、(ay5*T²+by5*T+cy5)、(ay6*T²+by6*T+cy6)，从而对预定温度段内的陀螺X轴和Y轴的误差系数进行标定，进而能够根据标定的误差系数解算得到X轴和Y轴对应的消除误差的角速度信息ω_xb、ω_yb；其中：

ω_dx表示X轴陀螺的漂移角速率，K_gx为陀螺X轴的标度因数，F_gx为将陀螺X轴输出的电压信号，D(x)_F表示陀螺X轴的常值漂移，(ax1*T²+bx1*T+cx1)表示陀螺X轴与a_xb有关的误差系数，(ax2*T²+bx2*T+cx2)表示陀螺X轴与a_yb有关的误差系数，(ax3*T²+bx3*T+cx3)表示陀螺X轴与a_zb有关的误差系数，(ax4*T²+bx4*T+cx4)表示陀螺X轴与a_xba_zb两轴加速度计有关的耦合误差系数，(ax5*T²+bx5*T+cx5)表示陀螺X轴与a_yba_zb两轴加速度计有关的耦合误差系数，(ax6*T²+bx6*T+cx6)表示陀螺X轴与陀螺Y轴的正交误差系数，ω_yb表示陀螺Y轴没有误差的角速率信息；ε_x表示随机误差；

ω_dy表示Y轴陀螺的漂移角速率，K_gy为陀螺Y轴的标度因数，F_gy为将陀螺Y轴输出的电压信号，D(y)_F表示陀螺Y轴的常值漂移，(ay1*T²+by1*T+cy1)表示陀螺Y轴与a_xb有关的误差系数，(ay2*T²+by2*T+cy2)表示陀螺Y轴与a_yb有关的误差系数，(ay3*T²+by3*T+cy3)表示陀螺Y轴与a_zb有关的误差系数，(ay4*T²+by4*T+cy4)表示陀螺Y轴与a_xba_zb两轴加速度计有关的耦合误差系数，(ay5*T²+by5*T+cy5)表示陀螺Y轴与a_yba_zb两轴加速度计有关的耦合误差系数，(ay6*T²+by6*T+cy6)表示陀螺Y轴与陀螺X轴的正交误差系数，ω_xb表示陀螺X轴没有误差的角速率信息；ε_y表示随机误差。

其中，所述三轴标定装置为三轴转台。

其中，所述三轴标定装置为测斜仪三角架，所述测斜仪三角架包括一底座、立于底座上的外框轴、设于外框轴顶端的呈水平方向的中框轴以及设于中框轴顶面的内框轴，三个框轴相互正交，所述测斜仪安装于所述内框轴上，在所述底座的底面设置有三个高度调节件，三个高度调节件连线后呈三角形，所述外框轴、中框轴及内框轴分别能够绕其轴心转动；

在所述S101步骤之前，还包括：

S100、将测斜仪的外框对准北位以及根据当地地理位置高平测斜仪的底座。

其中，所述陀螺测斜仪包括惯性元件以及与惯性元件的输出端子连接的采集解算电路；

在S102步骤中，在升温或降温至预定的温度的过程中，完成至少一轮的三轴标定装置52个转动位置，每转动一个位置后使陀螺测斜仪的惯性元件进行一次寻北，使陀螺测斜仪的惯性元件输出各个转动位置对应寻北信号，所述寻北信号包括：陀螺X轴输出的模拟信号、陀螺Y轴输出的模拟信号、三个加速度计对应输出的模拟信号以及陀螺的温度T1；通过采集解算电路将模拟信号转换为数字信号后形成对应组数的寻北数据传输至对应的上位计算机；

在S103步骤中，计算机将接收到的在升温过程中产生的至少52组寻北数据中的加速度计X轴输出的电压信号、加速度计Y轴输出的电压信号、加速度计Z轴输出的电压信号以及陀螺的温度T1代入所述加速度计误差补偿模型，利用最小二乘法得出X轴加速度计误差系数、Y轴加速度计误差系数以及Z轴加速度计误差系数；

在S104步骤中，计算机将所述至少52组寻北数据中的陀螺X轴输出的电压信号、Y轴输出的电压信号、陀螺的温度T1、步骤S103中求出的X轴加速度计没有误差的比力信号a_xb、Y轴加速度计没有误差的比力信号a_yb、Z轴加速度计没有误差的比力信号a_zb代入所述陀螺误差模型，利用最小二乘法公式得到陀螺X轴和陀螺Y轴的误差系数；

进一步的，所述寻北全温标定补偿方法还包括以下步骤：

S105、计算机将计算得到的各个误差系数传输至陀螺测斜仪；

S106、所述陀螺测斜仪将接收到的误差系数进行存储；所述陀螺测斜仪内写入有所述加速度计误差补偿模型和陀螺误差补偿模型，陀螺测斜仪在每次工作进行输出时，根据存储的对应的误差系数代入到加速度计误差补偿模型和陀螺误差补偿模型中进行补偿，从而通过模型公式得到三个轴的加速度计的误差比力信号a_xb、a_yb、a_yb以及X轴和Y轴对应的角速度信息ω_xb、ω_yb。

本发明的挠性陀螺测斜仪寻北全温标定补偿方法，无需改变测斜仪的电气结构，仅需要通过增加一个误差补偿模块(利用编程)的方式即可实现对寻北时全温标定，这些误差系数求得后存储在测斜仪内。通过误差补偿模型不难看出每个误差项与温度的关系通过一个与温度有关2次函数表述出来，而标度因数受温度的影响较小，因此未对标度因数与温度建立关系式，只要通过误差模型构建了最小二乘X,Y矩阵，相应的系数就可以得到。在测斜仪工作时，建立温度与惯性元件(陀螺和加速度计)误差模型的关系，通过加速度计误差补偿模型和陀螺误差补偿模型，通过在测试点范围内的位置测试，用最小二乘法把误差分离出来，然后将温度作为输入变化量带入误差补偿模型对惯性元件误差进行有效补偿，即可得到误差被消除之后的没有误差的陀螺角速率信息。与现有技术相比，无需更换测斜仪和更改测斜仪的电气结构，即可提高全温下测斜仪输出信号的精确度，与分段温度补偿方式相比，本标定时间短，不会出现大偏差点的情况。本发明的全温寻北标定方法，能高效快速，准确，非常简便的实现标定全过程。可靠性、实用性强，准确性和效率很高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明挠性陀螺测斜仪寻北全温标定补偿方法第一实施例的流程图。

图2是本发明挠性陀螺测斜仪寻北全温标定补偿方法第二实施例的流程图。

图3为测斜仪三角架的结构示意图。

图4是本发明挠性陀螺测斜仪寻北全温标定补偿方法第三实施例的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参见图1，本实施例的挠性陀螺测斜仪寻北全温标定补偿方法，包括以下步骤：

S101、陀螺测斜仪与温控工装进行装配，再将装配有温控工装的陀螺测斜仪安装在三轴标定装置上，使陀螺测斜仪在预定时间内升温至预定的温度；

所述温控工装可以为现有技术中能够在预定时间内对陀螺测斜仪在预定温度段内持续升温或者持续降温，所述预定温度段可以是陀螺仪的工作温度段，例如-10摄氏度～85摄氏度，所述预定时间段内的时间能够使三轴标定装置完成至少一轮52个位置的转动。例如温控工装可以先将陀螺测斜仪的温度控制在-10度，作为升温的基础温度，然后在-10度的基础上，在预定时间段内持续升温至85度，又例如温控工装可以先将陀螺测斜仪的温度控制在85度，以此作为基础温度，然后在85度的基础上持续降温至-10度，如此，完成持续升温或持续降温的过程。

作为常用的，可以直接采用加温筒或者加热工作，使陀螺测斜仪从常温(例如25度)加温至85度，本实施例中将最高温度设定为85度，是由于现有的陀螺测斜仪在超过85度的温度环境下，陀螺仪不能进行工作或者正常的工作，可理解的，随着技术的不断发展和提升，在以后的时间中，如果陀螺可以在超过85度的温度环境下能够工作或者正常工作时，该最高温度可以随陀螺的性能而增加。当采用升温筒时，现有技术中的升温筒一般需要在四个小时左右才能使测斜仪升温至85度左右，那么上述的预定时间则为对应的四个小时左右。

所述三轴标定装置可以是三轴转台或者是测斜仪三角架，本实施例以三轴转台进行叙述。

S102、在在升温或降温至预定的温度的过程中(本实施例升温的预定温度为85度，降温的预定温度为常温，例如25度)，完成至少一轮的三轴标定装置52个转动位置，每转动一个位置后使陀螺测斜仪进行一次寻北并输出对应的一组寻北数据，其中，三轴标定装置每转动一个位置后，陀螺测斜仪的陀螺X轴输出对应的模拟信号、Y轴陀螺输出对应的模拟信号，X轴、Y轴及Z轴加速度计分别输出对应的模拟信号，而每一组寻北数据均包括将对应转动位置的陀螺X轴、陀螺Y轴、X、Y及Z轴加速度计输出的电压信号以及陀螺的温度T1。

本步骤中，若升温至85度左右需要四个小时，那么在该四个小时内需要使三轴完成至少一轮的52个转动位置，也就是说，若第一轮的52个转动位置完成并输出信号后，还未升温至85度，那么则继续第二轮的52个转动位置，以此类推，直至温度升到预定值。

本实施例中，通过工控计算机控制三轴转台转动52个位置，其控制精准，速度较快。

可理解的，上述寻北数据只列出了与本方案相关的关键数据，寻北数据还包括：三轴转台的三个轴的位置角度<俯仰、横滚、航向>(本数据人工进行输入，每转一个位置人工输入保存对应的位置角度)、测斜仪实际测出的<俯仰、横滚、航向>(在每一次寻北中，均包括该实测数据，而本实施例中由于未涉及到该数据，因此未对该数据进行详细说明)、陀螺测斜仪初始位置时测出的陀螺X轴输出的模拟信号转换后的对应电压信号、陀螺Y轴输出的模拟信号转换后的对应电压信号、加速度计X轴输出的模拟信号转换后对应的电压信号、加速度计Y轴输出的模拟信号转换后对应的电压信号、加速度计Z轴输出的模拟信号转换后对应的电压信号，将陀螺仪在初始位置状态下绕轴心旋转180度后陀螺X轴、陀螺Y轴输出的经过模数转换后对应的电压信号以及陀螺的温度T1。上述陀螺和加速度计输出的为模拟信号，因此需要将模拟信号转换为对应的电压信号，以参与后续的公式计算。

具体地，52个转动位置分别是：

测斜仪垂直安装(井斜0°)，三角架外框对准0，90,180,270各一次

三轴转台外框0°：井斜20°，工具面分别0°，90°，180°，270°。

井斜40°，工具面分别0°，90°，180°，270°。

井斜60°，工具面分别0°，90°，180°，270°。

三轴转台外框90°：井斜20°，工具面分别0°，90°，180°，270°。

井斜40°，工具面分别0°，90°，180°，270°。

井斜60°，工具面分别0°，90°，180°，270°。

三轴转台外框180°：井斜20°，工具面分别0°，90°，180°，270°。

井斜40°，工具面分别0°，90°，180°，270°。

井斜60°，工具面分别0°，90°，180°，270°。

三轴转台外框270°：井斜20°，工具面分别0°，90°，180°，270°。

井斜40°，工具面分别0°，90°，180°，270°。

井斜60°，工具面分别0°，90°，180°，270°。

S103、将至少52组寻北数据中的加速度计X轴输出的电压信号、加速度计Y轴输出的电压信号、加速度计Z轴输出的电压信号以及陀螺的温度T1代入加速度计误差补偿模型利用最小二乘法得出X加速度计误差系数K_ax、a_x0、(aax1T²+abx1T+acx1)、(aax2T²+abx2T+acx2)，Y轴加速度计误差系数K_ay、a_y0、(aay1T²+aby1T+acy1)、(aay2T²+aby2T+acy2),以及Z轴加速度计误差系数K_az、a_z0、(aaz1T²+abz1T+acz1)、(aaz2T²+abz2T+acz2)，从而对预定温度段内的三轴加速度计的误差系数进行全温标定，进而能够根据标定的误差系数解算得到三轴加速度计对应的消除误差系数的比力信号a_xb、a_yb、a_yb，根据误差模型，标定方法计算出误差系数，带入误差模型就达到了补偿效果，其中:

K_ax为加速度计X轴的标度因数，F_ax为加速度计X轴输出的电压信号，a_x0表示X轴加速度计的零偏误差系数，a_xb表示X轴加速度计没有误差的比力信号，(aax1T²+abx1T+acx1)表示X轴加速度计与加速度计Y轴有关的误差系数；(aax2T²+abx2T+acx2)表示X轴加速度计与Z轴有关的误差系数；

K_ay为加速度计Y轴的标度因数，F_ay为加速度计Y轴输出的电压信号，a_y0表示Y轴加速度计的零偏误差系数，a_yb表示Y轴加速度计没有误差的比力信号，(aay1T²+aby1T+acy1)表示Y轴加速度计与加速度计X轴有关的误差系数；(aay2T²+aby2T+acy2)表示Y轴加速度计与Z轴有关的误差系数；

K_az为加速度计Z轴的标度因数，F_az为加速度计Z轴输出的电压信号，a_z0表示Z轴加速度计的零偏误差系数，a_zb表示Z轴加速度计没有误差的比力信号，(aaz1T²+abz1T+acz1)表示Z轴加速度计与加速度计X轴有关的误差系数；(aaz2T²+abz2T+acz2)表示Z轴加速度计与Y轴有关的误差系数；

本步骤中，各个误差系数通过Y＝Xb最小二乘法公式进行求取，令：

最小二乘求解参数，令

n≥52；

n≥52

在测试数据足够多得情况下，可求得参数向量b的最小二乘解为：

上标T为矩阵转置，上标-1为矩阵求逆。

通过上述公式二至公式四，即可求得X轴加速度计相关的误差系数，即上述公式四中对应的8个数据。可理解的，Y轴加速度计和Z轴加速度计的求取方式相似，此处不再一一赘述。

S104、将所述至少52组寻北数据中的陀螺X轴输出的电压信号、Y轴输出的电压信号、陀螺的温度T1、步骤S103中求出的X轴加速度计没有误差的比力信号a_xb、Y轴加速度计没有误差的比力信号a_yb、Z轴加速度计没有误差的比力信号a_zb代入陀螺误差补偿模型，

利用最小二乘法得出陀螺X轴误差系数K_gx、D(x)_F、(ax1*T²+bx1*T+cx1)、(ax2*T²+bx2*T+cx2)、(ax3*T²+bx3*T+cx3)、(ax4*T²+bx4*T+cx4)、(ax5*T²+bx5*T+cx5)、(ax6*T²+bx6*T+cx6)；以及利用最小二乘法得出Y轴陀螺误差系数K_gy、D(y)_F、(ay1*T²+by1*T+cy1)、(ay2*T²+by2*T+cy2)、(ay3*T²+by3*T+cy3)、(ay4*T²+by4*T+cy4)、(ay5*T²+by5*T+cy5)、(ay6*T²+by6*T+cy6)，从而对预定温度段下的陀螺X轴和Y轴的误差系数进行标定，进而能够根据标定的误差系数解算得到X轴和Y轴对应的角速度信息ω_xb、ω_yb；其中：

ω_dx表示X轴陀螺的漂移角速率，K_gx为陀螺X轴的标度因数，F_gx为将陀螺X轴输出的电压信号，D(x)_F表示陀螺X轴的常值漂移，(ax1*T²+bx1*T+cx1)表示陀螺X轴与a_xb有关的误差系数，(ax2*T²+bx2*T+cx2)表示陀螺X轴与a_yb有关的误差系数，(ax3*T²+bx3*T+cx3)表示陀螺X轴与a_zb有关的误差系数，(ax4*T²+bx4*T+cx4)表示陀螺X轴与a_xba_zb两轴加速度计有关的耦合误差系数，(ax5*T²+bx5*T+cx5)表示陀螺X轴与a_yba_zb两轴加速度计有关的耦合误差系数，(ax6*T²+bx6*T+cx6)表示陀螺X轴与陀螺Y轴的正交误差系数，ω_yb表示陀螺Y轴没有误差的角速率信息；ε_x表示随机误差；

ω_dy表示Y轴陀螺的漂移角速率，K_gy为陀螺Y轴的标度因数，F_gy为将陀螺X轴输出的电压信号，D(y)_F表示陀螺Y轴的常值漂移，(ay1*T²+by1*T+cy1)表示陀螺Y轴与a_xb有关的误差系数，(ay2*T²+by2*T+cy2)表示陀螺Y轴与a_yb有关的误差系数，(ay3*T²+by3*T+cy3)表示陀螺Y轴与a_zb有关的误差系数，(ay4*T²+by4*T+cy4)表示陀螺Y轴与a_xba_zb两轴加速度计有关的耦合误差系数，(ay5*T²+by5*T+cy5)表示陀螺Y轴与a_yba_zb两轴加速度计有关的耦合误差系数，(ay6*T²+by6*T+cy6)表示陀螺Y轴与陀螺X轴的正交误差系数，ω_xb表示陀螺X轴没有误差的角速率信息；ε_y表示随机误差。

具体地，同样采用Y＝Xb的最小二乘法求取陀螺X轴和陀螺Y轴的误差系数，令：

n≥52。

n≥52。

在测试数据足够多得情况下，可求得参数向量b的最小二乘解为

上标T为转置，上标-1为逆置。通过上述公式七至公式九即可求得陀螺X轴与温度相关的误差系数，即上述公式九中的20个数据，每一个系数均为固定值，在不同温度下，将该固定值与对应的温度进行计算，即可得到该温度下对应的补偿数据。可理解的，陀螺Y轴相关的误差系数求取方式与陀螺X轴相关的误差系数相似，此处便不再一一赘述。

本发明实施方式，无需改变测斜仪的电气结构，仅需要通过增加一个误差补偿模块(利用编程)的方式即可实现对寻北时全温标定，这些误差系数求得后存储在测斜仪内。本发明实施方式，通过误差补偿模型不难看出每个误差项与温度的关系通过一个与温度有关2次函数表述出来，而标度因数受温度的影响较小，因此未对标度因数与温度建立关系式，只要通过误差模型构建了最小二乘X,Y矩阵，相应的系数就可以得到。在测斜仪工作时，建立温度与惯性元件(陀螺和加速度计)误差模型的关系，通过加速度计误差补偿模型和陀螺误差补偿模型，通过在测试点范围内的位置测试，用最小二乘法把误差分离出来，然后将温度作为输入变化量带入误差补偿模型对惯性元件误差进行有效补偿，即可得到误差被消除之后的没有误差的陀螺角速率信息。与现有技术相比，无需更换测斜仪和更改测斜仪的电气结构，即可提高全温下测斜仪输出信号的精确度，与分段温度补偿方式相比，本标定时间短，不会出现大偏差点的情况。本发明的全温寻北标定方法，能高效快速，准确，非常简便的实现标定全过程。可靠性、实用性强，准确性和效率很高。

请参见图2及图3，本实施例的挠性陀螺测斜仪寻北全温标定补偿方法中，三轴标定装置为测斜仪三角架(三轴校正架)，它的体积较小、重量较低，方便携带搬运，并且可以在场外进行安装和标定。所述三轴标定装置为测斜仪三角架，所述测斜仪三角架包括一底座10、立于底座10上的外框轴12、设于外框轴12顶端的呈水平方向的中框轴以及设于中框轴14顶面的内框轴16，三个框轴相互正交，所述测斜仪安装于所述内框轴16上，在所述底座10的底面设置有三个高度调节件，三个高度调节件连线后呈三角形，所述外框轴12、中框轴14及内框轴16分别能够绕其轴心转动。三角架三个轴相互正交，内框轴16对应测斜仪坐标轴Z，中框轴14对应测斜仪的坐标轴X，外框轴12对应测斜仪坐标轴Y。

本实施例的挠性陀螺测斜仪寻北全温标定补偿方法包括以下步骤：

S201、将测斜仪三角架安装在需要安装的地理位置；

S202、将测斜仪20安装在三角架上，根据地理位置的情况对测斜仪三角架进行调平步骤和使外框轴12调向零位(与北向对准)，即使三角架安装在当地位置上后，三角架的底座10上表面呈水平状态；

本步骤中，可以先将外框轴12调到零位再调平底座10，也可以先调平底座10再调外框轴12的零位。具体可以采用如下方式进行调整：

1)将测斜仪20安装在三角架上；

2)调整测斜仪20位置至：井斜方位0°，井斜45°，工具面0°；

3)测斜仪20垂直放置(井斜0)，在上位计算机的调试界面中“标定”值置2，旋转三角架外框至0°；

4)记录加表Y数值，旋转三角架外框轴12至180°，再次录加表Y数值。

5)将两次数值相加后再除以2，假设此值为L，调整三角架底座10上螺纹柱(南北向一组,2个)，至Y加表输出值为L。

6)旋转三角架外框轴12至90°,调整三角架底座10上螺纹柱(东西向一组，1个)，至Y加表输出值为L。

7)任意旋转三角架外框轴12，验证Y加表输出值变化范围小于万分之5。至此，装配成功。

S203、将温控工装加装在陀螺测斜仪上，将装配有温控工装的陀螺测斜仪安装在三角架上，使陀螺测斜仪在预定温度段内升温或者降温至预定的温度；

S204、在在升温或降温至预定的温度的过程中，完成至少一轮的三轴标定装置52个转动位置，每转动一个位置后使陀螺测斜仪进行一次寻北并输出对应的一组寻北数据，其中，每一组寻北数据均包括对三轴标定装置对应转动位置时的陀螺X轴输出的电压信号、Y轴输出的电压信号、加速度计X轴输出的电压信号、加速度计Y轴输出的电压信号、加速度计Z轴输出的电压信号以及陀螺的温度T1；

S205、将至少52组寻北数据中的加速度计X轴输出的电压信号、加速度计Y轴输出的电压信号、加速度计Z轴输出的电压信号以及陀螺的温度T1代入加速度计误差补偿模型，利用最小二乘法分别得出X加速度计误差系数、Y轴加速度计误差系数、Z轴加速度计误差系数，此步骤与第一实施例中S103步骤相同，此处不再进行详述；

S206、将所述至少52组寻北数据中的陀螺X轴输出的电压信号、Y轴输出的电压信号、陀螺的温度T1、步骤S205中求出的X轴加速度计没有误差的比力信号a_xb、Y轴加速度计没有误差的比力信号a_yb、Z轴加速度计没有误差的比力信号a_zb代入陀螺误差补偿模型，利用最小二乘法分别得出陀螺X轴误差系数、陀螺Y轴误差系数，此步骤与第一实施例中S104步骤相同，此处不再进行详述。

本发明实施方式，三轴标定装置为测斜仪三角架，它的体积较小、重量较低，方便携带搬运，并且可以在场外的工作现场进行安装和标定。对陀螺测斜仪全温寻北精度进行有效补偿，操作简单实用，解决了工作现场进行补偿的问题，陀螺用久了或是有碰撞发生参数就会发生变化遇到这类问题目前只能返回厂家用专用转台重新标定，往返时间白白浪费。若是购买三轴转台，那么三轴转台的价格非常高，而采用本方式的三角架，则可以节约购买成本，同时能够进行现场标定。在不改变现有测斜仪结构电气基础上，只需更改陀螺误差补偿模块，不影响测斜仪其它功能的使用，修改方便。在测井现场可能由于操作工人的操作不当，使陀螺遭到比较严重撞击寻北精度超差，可利用本实施方式有效的快速解决办法就是现场标定。该方法适用于试验室、石油测井现场，工作条件和试验设备比较简陋，缺少3轴温箱速率转台(三轴转台)的工作环境，在现场使用手摇3角架来补偿修正全温寻北精度。

请参见图4，图4是本发明挠性陀螺测斜仪寻北全温标定补偿方法第三实施例的流程图。本实施例中的全温标定补偿方法利用测斜仪和上位计算机相互配合进行，在上位计算机中将加速度计误差补偿模型和陀螺误差补偿模型均写入程序中，进行误差系数的求取，在测斜仪中存储求取得到的各个误差系数，并同样建立有加速度计误差补偿模型和陀螺误差补偿模型，用于在测斜仪工作时，根据环境温度将存储的对应的各项误差系数代入误差模型中，以求取对应的没有误差的陀螺角速率信息和加速度计比例信号，从而提高测斜仪输出的俯仰、横滚和航向角的精确度。采用本方式，由于工作量较大的计算误差系数的步骤在计算机中处理，计算机的处理器性能比测斜仪的处理器高，处理速度更快，测斜仪仅需要在工作时代入求取的误差值进行简单的加减运算即可，无需更换高性能的处理器，减少成本。

本实施例中的三轴标定装置可以是三轴转台，也可以是测斜仪三角架，若为三轴转台时，则以第一实施例的方式安装测斜仪即可，若为测斜仪三角架，则以第二实施例的方式安装和调试测斜仪三角架即可。

所述陀螺测斜仪包括惯性元件以及与惯性元件的输出端子连接的采集解算电路。

具体地，本实施例挠性陀螺测斜仪寻北全温标定补偿方法包括以下步骤：

S301、陀螺测斜仪温控工装进行装配，再将装配有温控工装的陀螺测斜仪安装在三轴标定装置上，使陀螺测斜仪在预定的温度段内升温或降温至预定的温度，所述温控工装用于使陀螺仪在预定的温度段内持续升温或者持续降温；

S303、在升温或降温至预定的温度的过程中，完成至少一轮的三轴标定装置52个转动位置，每转动一个位置后使陀螺测斜仪的惯性元件进行一次寻北，使陀螺测斜仪的惯性元件输出各个转动位置对应寻北信号，所述每一组寻北信号均包括：陀螺X轴输出的模拟信号、陀螺Y轴输出的模拟信号、三个加速度计对应输出的模拟信号以及陀螺的温度T1；通过采集解算电路将模拟信号转换为数字信号后形成对应组数的寻北数据传输至对应的上位计算机；

本步骤中，可通过串口与上位计算机相连，从而将寻北数据传输至上位计算机。

每一组寻北信号还包括三轴标定装置的三个轴的转动位置角度信号<俯仰、横滚、航向>、测斜仪在该转动位置上输出没有消除误差的<俯仰、横滚、航向>、初始位置时测出的陀螺X轴输出的模拟信号、陀螺Y轴输出的模拟信号、加速度计X轴输出的模拟信号、加速度计Y轴输出的模拟信号、加速度计Z轴输出的模拟信号、陀螺的温度、将初始位置旋转180度后，陀螺X轴输出的模拟信号、陀螺Y轴输出的模拟信号。采集解算电路将上述模拟信号均转换为电压信号。

而上述采集解算电路将初始位置时测出的陀螺X轴输出的模拟信号、陀螺Y轴输出的模拟信号、陀螺测斜仪在初始位置下绕轴心旋转180度后陀螺X轴输出的模拟信号、陀螺Y轴输出的模拟信号进行模数转换后，解算出陀螺X轴对应的电压信号F_gx为：(初始位置的陀螺X轴对应的电压信号+绕轴心转动180度位置后陀螺X轴对应的电压信号)/2而得到的电压信号，解算出陀螺Y轴对应的电压信号F_gy为：(初始位置的陀螺Y轴对应的电压信号+180度位置陀螺Y轴对应的电压信号)/2而得到的电压信号。

S305、计算机将接收到的在升温过程中产生的至少52组寻北数据中的加速度计X轴输出的电压信号、加速度计Y轴输出的电压信号、加速度计Z轴输出的电压信号以及陀螺的温度T1代入所述加速度计误差补偿模型，利用最小二乘法得出X轴加速度计误差系数、Y轴加速度计误差系数以及Z轴加速度计误差系数；本步骤求取相关误差系数的方式与第一实施例中S103步骤中的求取方式相同，此处不再详述。

S307、计算机将所述至少52组寻北数据中的陀螺X轴输出的电压信号、Y轴输出的电压信号、陀螺的温度T1、步骤S305中求出的X轴加速度计没有误差的比力信号a_xb、Y轴加速度计没有误差的比力信号a_yb、Z轴加速度计没有误差的比力信号a_zb代入所述陀螺误差模型，利用最小二乘法公式得到陀螺X轴和陀螺Y轴的误差系数；本步骤求取相关误差系数的方式与第一实施例中S104步骤中的求取方式相同，此处不再详述。

S309、计算机将计算得到的各个误差系数传输至陀螺测斜仪；

S311、所述陀螺测斜仪将接收到的误差系数进行存储；所述陀螺测斜仪内写入有所述加速度计误差补偿模型和陀螺误差补偿模型，陀螺测斜仪在每次工作进行输出时，根据存储的对应的误差系数代入到加速度计误差补偿模型和陀螺误差补偿模型中进行补偿，从而通过模型公式得到三个轴的加速度计的误差比力信号a_xb、a_yb、a_yb以及X轴和Y轴对应的角速度信息ω_xb、ω_yb。

本实施例中，测斜仪安装好之后，通过串口与上位计算机相连。在S301和S303之间，还具有S302步骤：测试测斜仪的工作是否处于正常状态，具体步骤如下：

1)计算机发出启动测斜仪命令；

2)陀螺测斜仪输出当前位置对应的俯仰角、横滚角及航向角，解算电路通过串口发送至计算机，以此来判断测斜仪工作是否正确；若正常，则进入S303步骤、三轴转台工控计算机控制三轴转台转动52个位置，每转动一个位置之后，计算机发出寻北命令，待测斜仪寻北完成之后，将当前位置的一组寻北数据保存到计算机，以到类推，直至52个位置对应的寻北数据均传输至计算机；

判断当前温度是否大于或等于预定的温度，若小于预定的温度，则进行下一轮的52个位置转动，直至测斜仪温度升到预定的温度。

本发明实施方式，由于工作量较大的计算误差系数的步骤借用现成的计算机进行处理，仅需要在计算机中写入求取程序，将误差模型写入到计算机中即可，计算机的处理器性能比测斜仪的处理器高，处理速度更快，测斜仪仅需要在工作时代入求取的误差值进行简单的加减运算即可，无需更换高性能的处理器，减少成本。

以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。