加速度傳感器在地下水平定向鉆進(jìn)中的應(yīng)用

地下水平定向鉆進(jìn)是指在不破壞地表非開挖的情況下，進(jìn)行定向穿越的一項(xiàng)技術(shù)。在隨著城市的迅猛發(fā)展過程中，地下管道的鋪設(shè)和改良成為建設(shè)規(guī)劃中的一項(xiàng)重要工作，然而由于采用傳統(tǒng)的開挖方式具有很大的局限性，此時(shí)，水平定向鉆進(jìn)這一新技術(shù)在此方面得到了大力應(yīng)用和發(fā)展。水平定向鉆進(jìn)主要是加速度傳感器對(duì)重力場(chǎng)測(cè)量并輔以對(duì)地磁場(chǎng)的測(cè)量來保證鉆孔軌跡按照正確方向延伸。

為了讓鉆頭能夠按照預(yù)定的方向鉆出設(shè)定的孔道，就必須實(shí)時(shí)對(duì)鉆頭的方位和角度進(jìn)行監(jiān)控，以便地面操作人員能夠根據(jù)與預(yù)訂線路的對(duì)比，對(duì)鉆頭方向加以調(diào)整。這里所采用加速度傳感器和測(cè)量地磁場(chǎng)的方式對(duì)鉆頭的實(shí)時(shí)監(jiān)控，是利用了重力場(chǎng)和地磁場(chǎng)大小和方向不變的特點(diǎn)。通過測(cè)量地磁場(chǎng)和利用加速度傳感器測(cè)量重力在所建立方位參考系中各分量大小，對(duì)鉆頭的地理方位及當(dāng)前情況下的傾斜角度進(jìn)行檢測(cè)，從而獲得鉆頭的具體位置與鉆進(jìn)方向，以便司鉆員能夠根據(jù)預(yù)鉆線路實(shí)時(shí)對(duì)鉆頭做出調(diào)整。

由于重力大小和方向不變，因此，只需要測(cè)量重力在所建立三維空間坐標(biāo)系中任意兩軸的加速度分量值，另一軸的重力分量便可經(jīng)幾何關(guān)系得到，鉆頭的傾斜角度也同時(shí)可以計(jì)算得出。村田SCA100T-D07高精度雙軸加速度傳感器芯片基于3D MEMS技術(shù)，可供了水平測(cè)量?jī)x表級(jí)別的性能。弱的溫度依賴性、高分辨率、低噪聲和健全的傳感元件設(shè)計(jì)，讓SCA100T-D07型高精度雙軸加速度傳感器芯片成為水平測(cè)量?jī)x器的不二選擇。