移脉冲信号、第二位移脉冲信号；采集所述第 一位移脉冲信号、第二位移脉冲信号，根据所述第一位移脉冲信号、所述第二位移脉冲信号 获取所述钻杆的方向数据；识别所述钻杆的钻杆头信号；根据所述第一位移脉冲信号、所 述第二位移脉冲信号、所述钻杆的方向数据、所述钻杆头信号计算所述钻杆的位移坐标。
[0068] 下面通过附图及具体实施例对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
[0069] 实施例一
[0070] 本实施例提供一种定向钻剖面测量定位系统，如图1所示，所述系统包括：位移信 号采集单元11、第一识别单元12、第二识别单元13、位移定位单元14 ;其中，
[0071] 所述位移信号采集单元11用于采集钻杆的位移信号，将所述位移信号转换为第 一位移脉冲信号A、第二位移脉冲信号B ;
[0072] 所述第一识别单元12用于采集所述第一位移脉冲信号A、第二位移脉冲信号B，根 据所述第一位移脉冲信号A、所述第二位移脉冲信号B获取所述钻杆的方向数据；
[0073] 所述第二识别单元13用于识别所述钻杆的钻杆头信号；其中，所述钻杆头包括： 钻杆大头及钻杆小头。
[0074] 所述位移定位单元14用于根据所述第一位移脉冲信号A、所述第二位移脉冲信号 B、所述钻杆的方向数据、所述钻杆头信号计算所述钻杆的位移坐标。
[0075] 具体地，所述系统还包括：外部编码单元15 ;所述位移信号采集单元11与所述外 部编码单元15连接，当所述定向钻工作时，所述位移信号采集单元11采集所述定向钻钻杆 的位移信号，通过外部编码单元15将所述位移信号转换为第一位移脉冲信号A、第二位移 脉冲信号B ;其中，所述位移信号为标准电流信号；所述第一位移脉冲信号A、第二位移脉冲 信号B为数字信号，且所述第一移脉冲信号A与所述第二位移脉冲信号B为相位相差180 度的差分信号。
[0076] 当所述位移信号采集单元11将所述位移信号转换为第一位移脉冲信号A、第二位 移脉冲信号B时，所述第一识别单元12具体用于：对所述第一位移脉冲信号A、所述第二位 移脉冲信号B进行分压、辨向处理，获取所钻杆的方向数据。其中，当所述钻杆前进时，所述 第一位移脉冲信号A相位先于所述第二位移脉冲信号B相位；当所述钻杆后退时，所述第二 位移脉冲信号B相位先于所述第一位移脉冲信号A相位。
[0077] 具体地，所述第一识别单元12的电路图如图2所示，包括：第一电阻R1、第二电阻 R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一非门U1、第一与门U2、第二与门U3 ;其中，所述第一电阻 Rl用于对所述第一位移脉冲信号A进行分压，将所述第一位移脉冲信号A调整至3. 3V左 右。同样地，所述第二电阻R2用于对所述第二位移脉冲信号B进行分压，将所述第二位移 脉冲信号B调整至3. 3V左右。
[0078] 然后，经所述第一非门Ul、第一与门U2以及第二与门U3组成的辨向电路对所述第 一位移脉冲信号A、第二位移脉冲信号B进行辨向处理，获取所述钻杆的方向数据，将所述 钻杆的方向数据发送至所述位移定位单元14,以使所述位移定位单元14根据所述方向数 据确定所述钻杆的位移方向。
[0079] 具体地，当所述钻杆前进时，所述辨向电路根据所述第一位移脉冲信号A及所述 第二位移脉冲信号B输出第三脉冲信号Pl。当所述钻杆后退时，所述辨向电路根据所述第 一位移脉冲信号A及所述第二位移脉冲信号B输出第四脉冲信号P2。所述第三脉冲信号 Pl及所述第四脉冲信号P2即为所述钻杆的方向数据。
[0080] 同时，所述辨向电路同时输出代表前进的距离的第七脉冲信号Fl ;代表后退的距 离的第八脉冲信号F2。
[0081] 实际应用中，所述第一非门Ul可以由74LV04芯片实现，所述第一与门U2及所述 第二与门U3可以由HC08芯片实现。
[0082] 这里，所述第三电阻R3及第四电阻R4用于保护电路，所述第一电阻R1、第二电阻 R2的阻值可以为4. 7K，所述第三电阻R3、第四电阻R4的阻值为4. 7K。
[0083] 这里，所述系统还包括：第一探测单元16、第二探测单元17 ;其中，所述位移信号 采集单元11还用于：
[0084] 向所述第一探测单元16发送第一识别信号，所述第一探测单元16根据所述第一 识别信号生成第一电压信号；或者，
[0085] 向所述第二探测单元17发送第二识别信号，所述第一探测单元16根据所述第二 识别信号生成第二电压信号；
[0086] 当所述第一探测单元16根据所述第一识别信号生成第一电压信号，所述第一探 测单元16根据所述第二识别信号生成第二电压信号时，所述第二识别单元13具体用于：根 据所述第一电压信号确定所述钻杆头为钻杆小头，根据所述第二电压信号确定所述钻杆头 为钻杆大头。
[0087] 具体地，因所述位移信号采集单元11通过导轨式弹簧加载臂固定在所述钻杆上， 当所述位移信号采集单元11行走在所述钻杆杆体上时，所述导轨式弹簧加载臂处于第一 位置，由于所述钻杆小头的位置高度高于杆体，当所述位移信号采集单元11经过钻杆小头 时，所述位移信号采集单元11会带动导轨式弹簧加载臂到达第二位置，此时，所述位移信 号采集单元11向所述第一探测单元16发送第一识别信号，所述第一探测单元16根据所述 第一识别信号生成第一电压信号；并将所述第一电压信号发送至所述第二识别单元13。其 中，所述第二位置的高度大于所述第一位置的高度。
[0088] 当所述位移信号采集单元11经过钻杆大头时，由于所述钻杆大头的直径大于钻 杆杆体及所述钻杆小头的直径，此时，所述位移信号采集单元11会带动导轨式弹簧加载臂 到达第三位置，所述位移信号采集单元11向所述第二探测单元17发送第二识别信号，所述 第二探测单元17根据所述第二识别信号生成第二电压信号；并将所述第二电压信号发送 至所述第二识别单元13。其中，所述第三位置的高度大于所述第二位置的高度，所述第一电 压信号及所述第二电压信号为低频信号；所述第一电压信号不大于所述第二电压信号；所 述钻杆大头的行走误差为ERRO，所述钻杆小头的行走误差为ERRl，所述行走误差可以预先 测量标定。
[0089] 当所述第二识别单元13获取到所述钻杆大头的行走误差为ERR0,所述钻杆小头 的行走误差为ERRl后，将所述钻杆大头的行走误差为ERR0,所述钻杆小头的行走误差为 ERRl发送至所述位移定位单元14,以使所述位移定位单元14确定所述钻杆的位移坐标时， 将所述钻杆大头的行走误差为ERRO或所述钻杆小头的行走误差为ERRl作为固定误差对数 据进行修正，提高定位精度。
[0090] 这里，所述第二识别单元13的电路图如图3所示，包括：第二非门U4、第三非门 U5、第三与门U6、第一阈值判定电路U7及第二阈值判定电路U8 ;
[0091] 当所述第二识别单元13接收到所述第一探测单元16发送的第一电压信号时，经 第一阈值判定电路U7判定所述第一电压信号超出预设的电压阈值时，将所述第一电压信 号经所述第二非门U4、第三与门U6组成的电路对所述第一电压信号进行处理，使得所述第 一电压信号的波形上升沿更加陡峭，更类似与方波，进而减少因上升时间过长造成误差。输 出第五脉冲信号P3,所述第五脉冲信号P3代表钻杆大头。
[0092] 同样地，当所述第二识别单元13接收到所述第二探测单元17发送的第二电压信 号时，经第二阈值判定电路U8判定所述第二电压信号小于预设的电压阈值时，将所述第二 电压信号经所述第三非门U5及第三与门U6对所述第二电压信号进行处理，使得所述第二 电压信号的波形上升沿更加陡峭，更类似与方波，进而减少因上升时间过长造成误差。输出 第六脉冲信号P4,所述第六脉冲信号P4代表钻杆小头。
[0093] 实际应用时，所述第二非门U4、第三非门U5可以由SN7414N芯片实现，所述第三与 门U6可以由HC08芯片实现。
[0094] 当获取到所述钻杆大头的行走误差为ERR0,所述钻杆小头的行走误差为ERRl后， 所述位移定位单元14具体用于：
[0095] 在预设的时间内，记录所述钻杆在前进状态下的第一位移脉冲信号的第一数量 N1，记录所述钻杆在后退状态下的第二位移脉冲信号的第二数量N2 ;根据公式（1)计算所 述钻杆的位移数据，其中，一个位移脉冲信号对应1厘米的距离。
[0096] S = N1-N2-ERR0-ERR1 (1)
[0097] 比如，在10分钟内，前进状态下的Nl为1000,后退状态下的N2为100,钻杆分别 经过钻杆大头1次，小头1次，则首先求出对应的距离S tl= (1000-100) = 900厘米，此距 离中包括经过钻杆大头与小头时行走在曲面上的行走误差，行走误差通过事先测量标定为 ERRO, ERR1，则实际行走距离 S = SfERRO-ERRO。
[0098] 进一步地，所述位移定位单元14根据所述