非开挖水平定向钻定位测深技术的研究

摘要

非开挖技术是指在不开挖地表的情况下,利用地质工程的技术手段,铺设、修复或更换各种地下管道和电缆的一种高科技实用技术,它是近年来国内外发展迅速,应用越来越广的一门新技术。由于城市建设的发展,这门技术在中国得到了重视,越来越多的企事业单位开始研究这门对于城市建设十分重要且经济前景良好的技术。本文在前人研究的基础上,着重研究用于定位测深的导航仪,对其中的用于控制三维角的部分做了详细的研究并设计实验了本部分的软硬件。 本文通过描述地球重力场、地磁场和实际测量传感器三轴之间的关系,通过坐标系的转换,得到了用于测量三维角的公式。根据公式的未知量即传感器三轴上重力场的分量和地磁场的分量,选择合适的传感器,分析其采样时序和采样特点,提出运用双单片机的测量系统。这个测量系统利用他们之间的双口RAM(随机存取存储器)来交换数据,利用位于双口RAM上的公共控制字来协调工作,并进行相应的软件设计和调试,实现了从采样到计算到后续工作准备的三维角测量系统的建立。 在建立硬件系统之后,对它进行了调试。通过一系列的测试,得到了误差为±3度的测量值。这是非开挖定位导航领域里的一次实践应用,对于非开挖设备的研发具有一定的意义。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1引言

1.2非开挖管线技术的特点与应用领域

1.3非开挖技术发展概况

1.4水平定向钻进技术的发展状况

1.5跟踪导向技术发展现状

1.5.1产品发展概况

1.5.2原理方法的发展

1.6选题的意义

1.7本文的主要任务

第二章测量原理

2.1水平定向钻进的过程

2.2原理

2.2.1问题的提出

2.2.2坐标系的建立

2.2.3三个角度的测量原理

2.2.4深度测量原理

2.3其他测量方法

2.4本章小结

第三章传感器简介

3.1未知数说明

3.2加速度传感器

3.2.1加速度测量原理

3.2.2加速度传感器ADXL202

3.3磁场传感器

3.3.1磁场测量原理

3.3.2地磁场传感器HMC1022

3.4本章小结

第四章功能及关键技术研究

4.1系统功能简述

4.2系统关键技术研究

4.2.1 HMC1022数据采集技术

4.2.2 ADXL202数据采集技术

4.2.3 HMC1022复/置位

4.2.4数据的存储与读取

4.2.5其他有关问题

4.3本章小结

第五章系统设计

5.1设计总体框图

5.2硬件设计

5.2.1数据采集硬件布置

5.2.2数据处理硬件设计

5.2.3数模转换硬件设计

5.3软件设计

5.3.1软件总体设计

5.3.2前MCU系统软件设计

5.3.3后MCU系统软件设计

5.4本章小结

第六章实验调试和分析

6.1实验调试

6.1.1加速度传感器调试

6.1.2地磁场传感器调试

6.1.3数模转换部分调试

6.2实验测量数据

6.3实验结果

6.4本章小结

第七章结论和展望

参考文献

附录一

致谢