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水平定向钻进管线铺设工程技术方案一、技术概述（一）优越性在非开挖技术行业中，水平定向钻进是主要的增长领域之一。
目前，在石油、天然气、自来水、电力和电信部门，水平定向钻进已是一种得到广泛认可的铺管施工技术，由于水平定向钻进施工精度的提高，也可用于污水管和其它重力管线的铺设。
水平定向钻进穿越与其它施工方法相比，对环境的影响最小，能提供障碍物下管线覆盖的深度大，对管线的保护作用大，维修费用小，许多情况下费用更低。
水平定向钻进穿越还有一个可预测的短期施工计划。
（二）技术工艺水平定向钻进穿越铺设施工普遍采用：首先钻进导向孔，然后扩孔，最后回拉铺管的施工技术工艺。
水平定向钻进铺设管线施工工艺过程1、导向孔导向孔钻进一般采用小直径全面钻头，进行全孔底破碎钻进。
在钻头底唇面上或钻具上，安装有专门的控制钻进方向的机构。
在钻具内或在紧接其后部位，安装有测量探头。
钻进过程中，探头连续或间隔地测量钻孔位置参数，并通过无线或有线的方式实时地将测量数据发送到地表接收器。
操作者根据这些数据及其处理这些数据得到的图表，采取适当的技术措施调整孔内控制钻进方向的机构，从而人工控制钻孔的轨迹，达到设计要求。
常用的孔内控制钻进方向的机构主要有两类：一类是钻头底唇面采用非平衡结构设计，如常钻头唇面是一个斜面，当钻头连续回转时钻进直孔，保持钻头不回转加压时，则钻孔钻进偏斜。
这类方法因需要在不回转的条件下破碎岩层，所以在软质的土层大多数采用钻进液喷射辅助破碎方式钻进。
另一类是钻具采用弯外管或弯接头，其弯曲方向即决定了钻头的钻进方向。
这类方法导向钻进钻杆是不回转的，钻头破碎岩石的扭矩，来自于钻头后部的孔底动力机，如螺杆马达或涡轮马达。
这类方法通常用于钻进岩石等硬地层。
2、扩孔导向孔完成后，必须将钻孔扩大至适合成品管铺设的直径。
一般，在钻机对面的出口坑将扩孔器连接于钻杆上，再回拉进行回扩，在其后不断地加接钻杆。
根据导向孔与适合成品管铺设孔的直径大小和地层情况，扩孔可一次或多次进行。
【关键字】施工水平定向钻进和导向钻进施工法水平定向钻进施工法最初是从石油钻进技术引入的，主要用于穿越河流、湖泊、建筑物等障碍物，铺设大口径、长距离的石油和天然气管道。
定向钻进施工时，按设计的钻孔轨迹，采用定向钻进技术先施工一个导向孔，随后在钻杆柱端部换接大直径的扩孔钻头和直径小于扩孔钻头的待铺设管线，在回拉扩孔的同时，将待铺设的管线拉入钻孔，完成铺管作业。
有时根据钻机的能力和待铺设管线的直径大小，可先专门进行一次或多次扩孔后再回拉管线。
在定向钻进中，大多数工作是通过回转钻杆柱来完成的，钻机的扭矩与轴向给进力和回拉力同样重要。
水平定向钻进铺管在美国使用最多。
美国按照钻机铺设管线的直径和长度能力，将用于非开挖铺管的定向钻机分为三类，即小型(Mini)、中型(Midi)和大型(Maxi)。
水平定向钻进和导向钻进之间并没有严格的界限。
导向钻进技术的基本原理大致和定向钻进相同，即先钻一个小口径的先导孔，随后边扩孔边回拉铺设地下管线。
由于小型定向钻机采用的钻孔轨迹量测、控制技术与大中型钻机的不一样。
因此，国际上通用的分类方法是将采用小型定向钻机施工的方法称之为“导向钻进”。
“导向钻进”一般是指用于铺设小直径、长度较短的管线；而将采用大中型定向钻机施工的方法称之为“定向钻进”。
对于大型工程，直径较大(有些直径大于1m)的管线施工则属于“定向钻进”这一范畴，如穿越较大的河流、运河和高速公路施工。
水平定向钻进和导向钻进技术在铺设新管线中所占有的市场比例在不断地增加。
最近几年，设备的能力得到了改进，非开挖铺设新管线的优点也越来越被广泛地重视。
非开挖施工除了明显的环境上的优点外，导向钻进的相对成本在许多应用场合也降到开挖施工的成本以下，即使忽略干扰交通等社会成本也是如此。
水平定向和导向钻进的优点为：对地表的干扰较小；施工速度快；可控制铺管方向，施工精度高。
定向钻进的不足之处在于对施工场地要求较大，在非黏性土层和砾石层中施工比较困难，一般适用于不含大卵石的各种地层，包括含水地层。
水平定向钻施工方案一、编制依据2.1工艺流程图2.2工艺流程说明2.2.1施工准备2.2.1.1现场勘查（1）现场勘查资料既是导向孔轨迹设计的重要依据也将决定施工难易程度，同时也是计算造价的基础。
主要应确定以下内容：钻孔轴线和地面走向，地面相对高度，确定导向孔造斜长度和入钻点位置，铺管长度，布管位置；钻机等设备进出场路线、道路情况以及钻机和配套设备布置所占用的场地和空间。
（2）测量施工所在地的地形地貌、地下管线走向及埋深情况，找准入钻点的准确位置。
（3）调查落实设备进场路线、钻杆倒运路线，行人来往通行规律，应采取安全措施，确保管线工程顺利施工。
（4）复查施工所在地的污水管、自来水管、高压电缆和通讯电缆位置及埋深是否和本次工程穿越的管线交叉。
2.2.1.2穿越曲线设计导向孔穿越曲线依据管材的曲率设计；钻孔长度一般以50～300m左右为一段，并根据路面及地下构筑物的情况现场调整，选择适当的出入点、入土点。
PE管线沿正在施工修筑的路边摆放、熔接。
2.2.1.3钻机设备就位前准备（1）施工设备进场前要求场地达到三通一平，确保施工设备顺利进场。
（2）对施工管线所经过的地段周围管线及障碍物进行观测，路面所有井孔都要下井查清。
（3）根据施工现场情况，确定导向孔轴线。
（4）因施工现场路面是沥青和混凝土路面，钻机地锚直接用铁桩锚固。
（5）入土端开挖2.0×1.5×1.0m的工作坑，出土端开挖4.0×2.0×1.5m的泥浆储运坑，具体位置视现场而定；如路面以下路基的构成为不宜穿越的砂砾石层，则工作坑须适当地延长并加深，以使入出土点及穿越曲线能够在土层中。
（6）为避免由于泥浆流量太大，对周围环境造成影响，施工中要及时清理泥浆。
钻机设备就位前准备2.2.1.4场地准备（1）施工设备进场前要求场地达到三通一平，确保施工设备顺利进场。
（2）对施工管线所经过的地段周围管线及障碍物进行观测，路面所有井孔都要下井查清。
水平定向钻进跟踪导向仪中导向系统的研究的开题报告1. 前言随着国家经济的发展和城市化建设的加速，地下管线、交通隧道、空调管道等地下工程中采用钻进技术的越来越多。
水平定向钻进技术因其对地表的破坏小、工期短、施工效率高等特点备受青睐，已经成为城市地下管线、交通隧道等地下工程中应用广泛的一种技术。
尤其对于市区内大量存在于道路与建筑中的公共管线而言，采用水平定向钻进技术避免了其他方案所必然带来的大规模的挖掘作业，从而提升了工程施工效率，并保障了城市正常的行车、通行等活动。
水平定向钻进技术的核心是导向系统，在此基础上，钻进头可以被定向沿着预计轨迹前进，并避开原有的地下障碍物，如给水管、下水管、气体管道及电缆井等。
在水平定向钻进中，导向系统是保证施工安全和工效的核心技术，是当前国内外普遍关注和研究的热点问题，如何研发出更加灵敏、准确、高效的导向系统成为了当前水平定向钻进技术中存在的主要问题之一。
2. 研究目的本文旨在通过对目前市场上常见的导向系统进行回顾与分析，结合实际施工中的实验数据，运用模拟仿真和数值模拟的方法，深入研究导向系统的结构设计和优化、稳定性分析以及控制算法的优化，提高导向系统的精度和准确性，为我国的水平定向钻进技术研究与发展提供更为科学、可靠的技术支持。
3. 研究内容本研究分为以下几个方面：（1）导向系统的结构及控制算法的设计研究；通过对导向系统组成结构的解析，对关键部件做出必要的设计和优化。
在算法设计方面，对传统算法和智能控制算法进行系统分析，通过数据处理和算法优化，提高导向系统的精度和准确性。
（2）导向系统的性能测试和实验研究；运用实际施工场地、地质数据和钻具特性等数据，设计合理的实验方案，展开实验测试，评价导向系统的性能指标，形成科学可行的性能评价标准。
（3）数值模拟研究；采用数值模拟等方法，对导向系统的结构和控制算法进行模拟，分析并解决导向系统的稳定性、精度等技术难题，提高导向系统的导向精度和稳定性。
东南人学硕士学位论文第二章非开挖水平定向钻进系统概述２．１非开挖水平定向钻进系统的工作原理２．１．１定向钻进的工作原理水平定向钻进（ＨｏｒｉｚｏｎｔａｌＤｉｒｅｃｔｉｏｎａｌＤｒｉｌｌｉｎｇ，ＨＤＤ）技术是利用水平定向钻机以可控钻孔轨迹的方式，在不同地层和深度进行钻进并通过定位仪导向抵达设计位置而铺设地下管线的施工方法Ｉ悼１７１。
施工时，首先利用专门的定向钻机钻出一个小口径的导向孔，钻进过程中通过监测和控制手段使钻孔按设计轨迹延伸，并从另一端钻出地表，如图２—１所示。
然后用扩孔钻头将钻孔扩大至所需的口径，最后将待铺设的管线回拖入孔内，如图２－２所示。
图２．１ＨＤＤ导向孔施工原理图图２．２ＨＤＤ扩孔及管线回拖施工原理图水平定向钻进技术的关键部分是导向孔钻进技术，它利用放置在钻头附近的探头发射信号，定向仪器可随时测量出钻头位置、深度、顶角、工具面向角等参数，与钻机配合及时调整方向，实现有目标的引导式钻进，即定向钻进。
对于定向钻进来说，根据地层条件的不同，在松软地层中，一般选用的是一个弯接头和一带喷嘴的切削钻头组成，在硬岩或者卵砾石地层中，孑Ｌ底钻具由弯接头、泥浆马达、刮刀钻头和牙轮钻头或者会刚石钻头组成。
泥浆马达（即螺杆钻）属于正排量容积式液压马达，其作用是将钻进泥浆的液压能转换为驱动钻头的机械能。
需要说明的是：目前在岩石（特别是可钻性比较差的基岩）中的非开挖定向钻进技术还不够成熟，国内外许第二苹非开挖水平定向钻进系统概述多科研机构和企业在不断地尝试其它方法：比如采用弯接组合钻杆配合牙轮钻头以及采用螺杆钻等方法来解决基岩中的钻进和钻孔弯曲问题。
长距离水平定向钻进时，钻杆柱和孔壁之间的摩擦阻力比较大，给施工带来比较大的困难。
这时一般采用套洗钻进，即在钻杆柱外加一层套管，其前端的钻头由钻机驱动，进行套洗钻进。
套洗钻头钻到离导向钻头２５ｍｍ．８０ｍｍ后，停止钻进，由导向钻杆钻进。
这样，导向钻进和套洗钻交替进行，完成导向孔的施工。
水平定向钻导向仪工作仪原理及使用一、安全注意事项<1>钻头在沙地、沙砾层或石块上钻进时，传感器周围如果没有足够泥浆流动，会产生摩擦热，持续过热会造成显示的深度读数不准，而且可能造成传感器的永久性损坏。
<2>信号接收器不能防爆，不应靠近可燃物或爆炸物使用。
<3>每次钻进工作开始之前，都要检查控向系统，确认其操作正常，检查钻头定位和定向信息是否正确，以及钻头内的传感器是否提供正确的钻头深度、倾角和面向角信息<4>只有在以下情况下钻探，深度读数才是准确的：<4.1>接收器校准准确。
检查校准的准确性，以便接收器正确显示深度读数。
<4.2>钻头定位精确。
接收器正对地下钻进工具中的传感器，并且与传感器平行。
<4.3>接收器的设置正确。
<4.4>在钻进时准确并且正确定位和跟踪钻头。
<4.5>接收器保持水平。
<5>信号干扰会造成测量的深度读数不准确，失去倾角、面向角读数或传感器定位、定向信息。
钻进之前定位操作人员应进行电子干扰检查。
<6>干扰源包括：交通信号线路、有线电视、输电线、光纤跟踪线、金属构造物、阴极保护、传送塔台、射频。
<7>在附近便用相同频率的其它信号源可能也会干扰远程显示器的操作，例如：使用无线群呼系统的租车、其它定向钻进定位设备等<8>仔细阅读控向系统的操作手册，以确实了解如何正确操作控向系统来获得准确的深度、倾角、面向角和定位点。
<9>每次钻进工作开始之前，将传感器放入钻头内测试控向系统，以确定其运作正常。
钻进时如果使用超声波功能，要定期测试系统进行校准。
在停止钻进一段时间后，务必要测试校准。
测试系统是否受到工作场所的信号干扰。
背景噪音必须低于150，而在进行任何定位操作时，信号强度必须要高于背景噪音至少250点。
二、定位工作原理<1>传感器的信号场是椭圆形。
水平定向钻进跟踪导向仪中导向检测系统的研究的开题报
告
题目：水平定向钻进跟踪导向仪中导向检测系统的研究
一、研究背景
水平定向钻进技术在现代建筑、地质勘探和井下工程中得到了广泛的应用，但是由于钻进过程中存在多种不确定性因素，包括地层结构的复杂性、钻井设备的不稳定性、地质勘探数据的不完全性等，因此在钻井过程中需要不断调整和优化钻进路径，以确保井眼能够准确地穿越目标地层。
为了实现钻进路径的精确控制，近年来研究人员提出了一些导向系统，其中包括跟踪导向仪中的导向检测系统。
该系统可以在钻进过程中实时地检测井眼的位置和方向，在发现钻进路径偏离预定轨迹时及时纠正。
二、研究内容
本研究旨在设计和实现一种高效、可靠的水平定向钻进跟踪导向仪中导向检测系统，以满足井下建筑工程和地质勘探等领域对钻井路径精确控制的需求。
具体研究内容包括以下几个方面：
1.研究水平定向钻进中的基本原理和技术特点，分析导向检测系统的重要性和必要性。
2.设计并构建高灵敏度的导向检测系统，利用加速度计、陀螺仪等传感器实时检测井眼位置和方向，并将此信息传输到上位机进行处理分析。
3.开发针对导向检测系统的实时数据处理算法，对检测到的位置和方向信息进行处理分析，以识别井眼偏离预定轨迹的情况，并快速反馈给钻井操作员，以便及时采取纠正措施。
4.进行系统性能测试和实际应用验证，包括在地下水平井道中的试验，在建筑工程项目和地质勘探项目中的实际应用等。
三、研究意义
本研究旨在为水平定向钻进技术提供高效、可靠的导向检测系统，有助于进一步提高井眼钻进路径的精确控制能力，降低工程风险，提高施工效率，为建筑工程和地质勘探等领域的发展带来新的机遇和挑战。
根据施工图设计以及现场实际查勘的情况，在严格遵守有关技术规范的前提下，结合本公司多年的施工经验，编制依据如下：(1)、施工图设计。
(2)、施工现场实地勘察、调查资料。
(3)、国家、地方及行业现行的有关施工及验收规范(规程)。
(4)、《水平定向钻进管线铺设工程技术规范。
(5)、现行国家及地方安全生产、文明施工的规范等。
(1)、严格执行有关的施工规范和验收规定、按设计图纸施工，坚持施工技术的先进性、针对性、施工管理的科学性、有效性，做到技术先进、设备齐全、科学管理、经济实用。
(2)、定创优目标，严格执行各项施工保证措施，确保工程质量，实行安全生产、文明施工，争创安全达标，文明施工样板工程。
(3)、施工项目管理，通过对劳动、设备、材料、资金、技术、方案、时间与空间条件的优化配置，并通过自始自终对施工现场进行全过程严密监控，实施全方位动态管理，确保实现质量、工期、安全、成本及社会信誉的预期目标。
(4)、制定施工所需的劳动力、材料、施工机具、确定施工最合理的平面 布置方案。
根据前期我公司技术人员的勘察结果，确定施工土质情况。
(1)、若工程位处市区，施工前需提前办理施工车辆通行证。
(2)、施工前需要和相关部门办理好土地占用等手续，确定好出入土点、 钻机停放位置、车辆停放位置、管材预置场地。
(3)、因施工连续性需要(扩孔完成后应及时拖管，否则成孔可能因时间 过长发生坍塌)可能需夜间施工，施工中产生的噪声会影响周边居民，需提前 处理好与周围居民的关系，办理好相关必要的审批文件。
(4)、顶管时需建设单位提供本段地下管线资料， 复核地下管线的具体位 置，处理好其它管线产权单位的协调工作。
管自重为： G=pgv管在孔内所受的浮力为： F =p gv浮 泥浆 泥浆管所受的侧摩阻力为： F = (F -G ) Xf摩 浮管子回拖时的粘着力为： F =31.4XDXf1粘拖管时扩孔的阻力为： F =62.8XD扩拉管时管道随的最大拉力为： F 扩=F 摩+F 浮P-管材的屈服极限强度(兆帕)S-管材的横截面积(平方米)D-管材的外径(米) P-管的密度(千克/立方米)，所用管材的密度为1.2*1000 千克/立方米。
导向仪系统在城市非开挖非金属管道探测中的应用刘传逢;张云霞;杨晓东;吴嵩【摘要】城市地下管线是城市的重要基础设施，采用非开挖技术敷设的非金属管道给地下管线探测工作提出新的挑战。
为应对城市建设中对地下管线高精度探测技术要求，笔者针对一端或两端出露并有开口的非金属管道，采用管道穿线器导引和CCTV管道检测机器人携带导向仪系统传感器进入非金属管道中进行探测实验，取得了较好的应用效果。
%Urban underground pipeline is an important urban infrastructure,the use of trenchless technology for lay-ing underground non-metallic pipeline brings new challenges for detection. In response to the high accuracy requirements in underground pipeline detection, in one side or both sides exposed and with opening non-metallic pipeline, we use pipeline threader guide or CCTV pipeline inspection robot carrying guide instrument system sensor into the non-metallic pipeline for detection experiments,and achieve good application effects.【期刊名称】《城市勘测》【年(卷),期】2016(000)005【总页数】4页(P163-166)【关键词】地下管线;非开挖;非金属管道;导向仪【作者】刘传逢;张云霞;杨晓东;吴嵩【作者单位】武汉市测绘研究院，湖北武汉 430022;武汉市测绘研究院，湖北武汉 430022;武汉市测绘研究院，湖北武汉 430022;武汉市测绘研究院，湖北武汉430022【正文语种】中文【中图分类】P631城市地下管线是城市的重要基础设施，是城市运行的生命线。
水平定向钻进跟踪与导向仪中地下传感发射探头的设计
摘要: 介绍了水平定向钻进跟踪与导向仪中地下传感发射探头基于单片机MSP430F149和数字信号处理器数字信号处理器ADSP2189的设计方案,给出了系统的硬件、软件实现,并提出了系统安装误差软件修正方法。
关键词: 水平定向钻进地下传感发射探头 MSP430F149 ADSP2189 软件修正
水平定向钻进技术是非开挖技术领域中占主导地位并且发展最快的高新技术之一,它是利用水平定向钻机以可控钻孔轨迹的方式,在不同地层和深度钻进并通过跟踪与导向仪导向抵达设计位置而铺设地下管线的施工新方法。
主要用来铺设、更新、维修各种地下管线,也可用于地质勘探与资源开采。
随钻测量是指钻机在钻进的同时连续不断地检测有关钻孔或钻头的信息,靠跟踪与导向仪实现。
因此,跟踪与导向仪是水平定向钻机施工的必备测量设备。
典型的跟踪与导向仪由地下传感发射探头、地面手持式定位跟踪仪和远端监视设备三部分组成,而地下传感发射探头是整个导向仪设计的关键。
针对国内导向仪全部依赖进口的现状,笔者对导向系统进行了研制开发。
本文主要介绍基于单片机MSP430F149和数字信号处理器ADSP2189的地下传感发射探头的设计与实现。
1 结构设计地下传感发射探头放置在钻具的空腔内,受体积限制。
为保证通用性,采用与国际上同类产品相一致的尺寸φ32cm×380cm。
探头结构。
主要分为电池部分(两节二号电池)、天线部分(带磁芯的线圈)、调制与功放部分以及传感器部分。
2 硬件设计地下传感发射探头主要完成钻头倾角、工具面向角、温度和电池电量等参数的检测以及甚低频电磁波信号的发送。
其硬件组成框图。
为适应野外长时间工作的特点,系统硬件采用了低功耗设计。
2.1 控制器的选取 MSP430F149是TI公司生产的一种Flash型超低功耗16位单片机,具有处理能力强、运行速度快、可靠性高等特点,能适应工业级运行环境,特别适合于电池应用的场合或手持设备。
本系统选择它作为系统的主控制器。
同时,本系统采用了AD 公司生产的专用数字信号处理器ADSP2189。
它具有处理速度快(单周期指令执行时间为16ns)、接口方便、自身资源丰富等特点。
在本系统中主要是实现精确数字调制、同步以及相关的数字信号处理等。
休眠状态下,其功耗也较低。
2.2 传感器设计传感器均选用低功耗产品。
倾角传感器采用新型MEMS微硅单轴加速度计加速度计,具有高精度(0.1%～1.0%)、高分辨率(2‰g～5‰g)、宽动态范围、低偏置、低灵敏度漂移、低噪声水平、低功耗等特点。
通过配备相应的处理电路完成倾角的测量。
面向角传感器采用双轴加速度计?熏输出环路将模拟信号转换为脉宽占空比的数字信号。
这些数字信号直接与MSP430F149定时器输入相连。
相关模拟信号电压的采集由MSP430F149完成。
MSP430F149的ADC12是12位精度的A/D转换模块,具有高速、通用的特点。
其最大采样速率为200kSPS,内装采样/保持电路,可选择软件、采样定时器或其它片内定时器控制采样周期。
ADC12的8个可配置的外部信号采样通道具有单通道单次、单通道重复、序列通道单次等多种转换模式。
在此系统中,采用序列通道单次转换模式。
2.3 MSP430F149与ADSP2189接口设计 ADSP2189程序的引导、数据输入与输出均通过MSP430F149控制实现。
ADSP2189采用IDMA方式与MSP430F149相连,。
IDMA接口是一个并行的I/O接口,带有16位地址/数据总线。
该总线支持对16位数据存储器和24位程序存储器程序存储器的访问。
IDMA接口的读/写访问是完全异步的。
在ADSP2189全速运行时,MSP430F149可以通过IDMA接口直接访问处理器的内部存储器,硬件连接简单。
2.4 电源模块的设计地下传感发射探头体积小。
由结构设计知,探头只能靠两节二号电池供电。
为满足地下长时间工作的需要,探头电源模块的设计非常重要。
此电源模块需要给传感器部分、微控制器部分和功率放大部分分别提供+
3.3V、+2V、±5V和±12V的电压,并且+5V需提供50mA的输出电流,±12V的输出电流需达到80mA。
考虑到成本、效率、输出纹波、噪声及静态电流等问题,最终选择MAXIM公司生产的几款高集成度、高转换效率的可控型DC-DC转换器,将两节锂电池的输入转换为所需的电压值。
当传感器、功放等单元处于休眠时,MSP430F149可同时关断相关电源转换模块,以达到省电的目的。
通过实验测试证明,探头可连续工作12个小时,电源模块的转换效率达80%以上。
3 软件设计本系统中,MSP430F149作为主控制器,完成对传感器输出信号的采集、DSP的引导、电源模块的管理等工作,总体软件流程。
ADSP2189主要实现精确数字调制、同步以及相关的数字信号处理。
3.1 电池电压检测根据电池的特性曲线,通过ADC12获取的电池电压分为3(强)—2(中)—1(弱)三档。
当电池电压降至1档时,MSP430F149自动关断其它功能模块的电源,自身进入待机休眠状态。
3.2 MSP430F149与DSP通信 DSP引导:激活RESET,置MMAP=0和BMODE=1(选择IDMA引导);撤消RESET,通过IDMA接口装载ADSP2189程序。
程序执行被堵塞,直到程序存储器的地址0写PM(0x0000)。
ADSP2189响应IDMA控制信号并提供确认信号。
写PM(0x0000),开始DSP程序执行。
DSP存储器的读/写:由4个控制输入管脚选择。
IDMA接口选择和地址锁存使能(IAL)有效时,ADSP2189将地址总线上的地址写入IDMA 控制寄存器,被锁存的地址不能由主控制器读回。
IDMA接口选择和读选通有效时,ADSP2189将IDMA控制寄存器所指的存储单元存储单元内容输出到IDMA数据总线上。
IDMA接口选择和写选通有效时,ADSP2189将数据总线上的输入数据写到IDMA控制寄存器所指的存储单元中。
访问应答确认数据读/写操作的完成,作为IDMA接口忙的指示信号。
DSP状态检测:将待发射数据以固定的格式存放在DSP的数据区,然后向DSP发中断;DSP接收到中断后,调制及发射过程中会引起DSP-FL0—MSP430F149- P
4.2的电平变化。
在1ms内若检测到变化,DSP工作正常;未检测到变化,DSP工作不正常,重新调用DSP程序引导模块。
3.3 传感器检测 (1)倾角检测:在温度不变的情况下,单轴加速度计输出值与倾角的正弦值成线性关系,主要通过查表的方式得到倾角值,并运用最小二乘法进行相应的温度补偿。
(2)面向角检测:利用MSP430F149定时器的两个捕获/比较模块实现了对双轴加速度计的双脉宽输出的测量。
(3)温度检测:通过MSP430F149的I/O引脚直接访问温度传感器,读取温度值,并进行相应的判断。
此外,还设定了看门狗定时器,防止程序跑飞。
4 系统安装误差软件修正由于探头安装过程中轴线偏移以及相关基准线未能对准等,倾角传感器和面向角传感器总会产生一定误差。
也就是说,当探头倾角及面向角处于绝对零位时,对应传感器测量结果并不是零值,存在一定的偏差,且不同探头的初始偏差也不相同。
利用MSP430F149的程序存储器是Flash型可在线编程的特点,在整个系统装配完成后第一次上电上电时用软件实现误差修正。
误差修正软件流程图。
Flash存储器由很多相对独立的段组成,主要分为信息存储区(A、B段)和主存储区,可在一个段中运行程序,而对另一个段进行擦除或写入数据等操作;主要用于保存用户程序或重要的数据、信息等一些掉电后不丢失的数据。
应用程序在主存储区中,主要是对信息存储区中的A段进行擦除和写数据。
第一次上电时探头放置在特定的标定平台上,使探头倾角及面向角处于绝对零位。
这时探头上电,运行主程序,传感器测得的数据即为因安装而形成的固定偏差。
把测得的数据写入Flash存储模块中锁定,使以后程序不能再对此段程序存储单元进行改写,掉电后也不会被擦除。
探头以后上电工作通过对特定存储单元数据进行判断,不再执行上述过程。
但将传感器每次测量所得数据减去第一次上电所测偏差值,即得绝对测量值。
在对Flash操作前先要停掉看门狗,防止操作期间看门狗定时器溢出。
该子程序流程。
地下传感发射探头运用单片机MSP430F149方便地实现了对传感器输出信号的采集、DSP的控制与管理、电源模块的管理等。
同时,采用先进的DSP技术,实现数字调制、同步以及相关的数字信号处理,为地面接收解调以及定位测深提供了可靠的保障。
系统具有体积小、成本低、可靠性高等一系列优点,并采用低功耗设计,探头在地下可连续工作十余小时,为水平定向钻进穿越更长的施工工程提供了有利的条件。
