芮學來

（淮南礦業(yè)集團地質(zhì)勘探工程處，安徽 淮南 232052）

0 引言

Cxy-5型陀螺測斜儀是測量井眼軸線傾斜角和方位角的專用儀器，適合套管直井或地質(zhì)異常區(qū)的井眼軸線傾斜角和方位角的測量。它主要由電容伺服加速度計和框架陀螺儀構(gòu)成。為保證儀器正常使用和測量精度，在儀器進廠、故障維修和更換陀螺等各項工作后，我們都需要對其進行測試與調(diào)校。結(jié)合工作實踐及電路原理，本文詳細介紹了Cxy-5型陀螺測斜儀的測試項目與調(diào)校方法。

1 基本工作原理

Cxy－5型陀螺連續(xù)測斜儀整體由井下探管和地面儀器及便攜計算機組成。地面儀器向探管供交流電壓，井下探管的單片機系統(tǒng)將采集到的傳感器信號轉(zhuǎn)換為FSK調(diào)制信號，經(jīng)電纜傳輸?shù)降孛?，井上地面儀器將FSK信號解調(diào)，其單片機系統(tǒng)接收解調(diào)后的信號并根椐公式計算出井軸心軌跡的傾斜角和方位角，通過D／A變換器生成模擬電壓，供測井車記錄傾斜角和方位角的測試曲線用?；蛘弑銛y計算機接收解調(diào)后的信號并根椐公式計算出井軸心軌跡的傾斜角、方位角、閉合方位角、偏距、偏率等參數(shù)，生成測試文件供打印和分析用。

2 測試與調(diào)校

2.1 FSK中心頻率

井下探管的單片機系統(tǒng)將采集到的傳感器信號經(jīng)XR2206調(diào)制為FSK信號經(jīng)電纜傳輸?shù)降孛鎯x，地面儀則用XR2211對此FSK信號進行解調(diào)。二者的中心頻率必須一致，否則會使儀器面板“信號指示燈”閃爍頻率不正常（正常是亮1秒滅1秒）。當FSK中心頻率不一致時，可調(diào)節(jié)XR2211電路中的電位器W1，使FSK中心頻率上下一致。

2.2 深度計數(shù)

首先在采集軟件中設(shè)置地輪直徑為310mm，脈沖數(shù)為每周3個。在地輪轉(zhuǎn)動過程中，它將不斷向計數(shù)電路提供兩個相位相差90度的脈沖，計數(shù)電路由此判斷地輪運轉(zhuǎn)方向并計算脈沖數(shù)，然后根據(jù)地輪直徑計算測井深度。若計數(shù)方向與實際不符，可將地輪信號與計數(shù)電路連接插頭的1、2芯調(diào)換即可。

2.3 自由／鎖緊狀態(tài)

按下地面儀“自由／鎖緊”按鈕，觀察自由／鎖緊電機帶動陀螺限位桿的運行情況。若陀螺初始為自由狀態(tài)，則自由／鎖緊電機會帶動限位桿向下運動并插入陀螺電機的限位孔。此時下限位開關(guān)閉合，自由／鎖緊電機停轉(zhuǎn)，地面儀“自由／鎖緊”燈顯紅色，表示鎖緊狀態(tài)；若陀螺初始為鎖緊狀態(tài)，則自由／鎖緊電機會帶動限位桿向上運動并脫離陀螺電機的限位孔。此時上限位開關(guān)閉合，自由／鎖緊電機停轉(zhuǎn)，地面儀“自由／鎖緊”燈顯綠色，表示自由狀態(tài)；若陀螺初始狀態(tài)不定，則自由／鎖緊電機將以自由優(yōu)先的方式運行。

若自由／鎖緊電機實際運行情況與上述不符，分兩種情況：第一是地面儀顯示狀態(tài)與限位柱位置不對應，說明探管CPU讀入的狀態(tài)信號不對。此時應將探管中陀螺上接線板的第8、9接線柱上的信號線互換。第二是地面儀狀態(tài)顯示與限位柱位置相對應，說明自由／鎖緊電機供電不對，應將探管中陀螺上接線板的第11、12接線柱上的供電線互換。在這兩種情況下，自由／鎖緊電機均出現(xiàn)“蹩”的聲音。

2.4 陀螺電機

陀螺電機是陀螺測斜儀中最關(guān)鍵的部件，其工作壽命只有300h。判定陀螺工作情況時，可從“一聽、二看、三測、四觀”四方面入手。一聽，當陀螺正常工作時，聽電機聲音，應運轉(zhuǎn)順暢、無雜音；二看，看電機旋轉(zhuǎn)方向，可用右手螺旋規(guī)則來判定，簡單一點就是從引出端看逆時針方向旋轉(zhuǎn)。若方向不對，則需調(diào)換三相電壓中的任兩相；三測，三相工作電壓為交流36V，啟動電流約150mA，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后約50mA。當修正電機工作時，電流會增大約20mA。三相繞組電阻基本相等，阻值約100歐姆；四觀，在靜態(tài)情況下，觀察陀螺電機外觀，在其位置空間的自由活動情況等借以判斷其基本狀況。

2.5 方位電位器

方位電位器是Cxy-5型陀螺儀測量方位和工具面角的重要部件。它是一種高精密的線繞電阻，采用貴金屬精密電阻合金絲作繞組材料。其工作特點是繞組工作面裸露，匝間間隙很小且相互高度絕緣。針對方位電位器測試有兩個方面：

（1）滿度調(diào)整，儀器規(guī)定方位電位器旋轉(zhuǎn)一周表示360度，并轉(zhuǎn)換成2000個碼，用參數(shù)Gy表示。在更換電位器或維修調(diào)試儀器時，均需測試Gy滿度是否是2000，若不對則需調(diào)整。方法是：將方位電位器中心抽頭從陀螺下接線板7號接線柱上焊下，此時在計算機采集軟件上顯示的就是Gy最大值，應為2000。否則調(diào)整方位滿度電路中的W2，使其顯示2000。調(diào)整完畢再將電位器中心頭焊上，然后轉(zhuǎn)動探管，觀察Gy值在0度左右變化情況，應連續(xù)變化，不能跳變。

（2）方向調(diào)整 自轉(zhuǎn)探管，看采集軟件上方位變化與探管轉(zhuǎn)動方向是否一致，不一致則需將陀螺電位器下接線板7、8接線連線互換。

2.6 修正電機

主要有兩點，一是修正方向，也即修正電機的運轉(zhuǎn)方向。若不對可將探管中陀螺上接線板第5、6接線柱上的供電線（A、C相）互換。二是修正靈敏度，可通過改變修正電機啟動電容大小來調(diào)整。此電容位于陀螺下接線板5、6接線柱之間。

2.7 正常／異常指示

面板“正常／異常”指示燈有兩個功能：一是指示陀螺三相電流是否正常，正常顯綠色，異常顯示紅色；二是指示陀螺修正電機是否工作，不工作顯綠色，工作顯紅色。其調(diào)整方法見圖1。

圖1

首先從陀螺下接線板上將修正電機A相電壓接線焊掉，使修正電機不工作，只讓陀螺電機工作。調(diào)整R12、R13、R14，使a、b、c電壓在0.5到1.5V之間，最好調(diào)整到1V之上。然后接上修正電機，當修正電機不工作時，正常異常燈應顯示綠燈；當修正電機工作時，應顯示紅燈。否則要重新調(diào)整abc電壓。

2.8 斜度與方位綜合校驗

將陀螺探管置于校驗臺上，頂角按0.5度、1度、1.5度、2度、2.5度、3度、3.5度、4度、4.5度、5度依次變化，在每個角度上方位按30度梯度變化進行系統(tǒng)校驗。同時還要進行靜漂、動漂測試，測試數(shù)據(jù)要詳細記錄并保存?zhèn)浒浮?/p>

3 結(jié)語

Cxy-5型陀螺測斜儀屬高精密測斜儀器，但其精度的保障有很大一部分要依賴于平時對儀器測試與調(diào)校工作。在我們的精心維護下，該儀器已在我處注漿鉆孔軌跡測量，特種鉆孔終孔落點定位、開側(cè)鉆等多個工程中應用，效果良好。