三轴磁力计温度漂移标定方法、装置、设备及介质与流程

本发明涉及磁力计标定，具体涉及一种三轴磁力计温度漂移标定方法、装置、设备及介质。

背景技术：

1、工具面角常用于石油、页岩气等钻探设备中，工具面角能够确定当面专探设备处于某个工具面，以便于控制钻探设备更准确的朝着目标前进；采用磁力计x、y两个轴向的地磁分量来计算获得工具面角，可以提高工具面角的测量精度，且具有抗振动的优点。

2、地磁的测量主要采用磁通门磁力计或者原子磁力计，磁通门磁力计或者原子磁力计最终都需要封装成三轴磁力计的形式，以便测算工具面角。三轴磁力计在投入使用前或者使用一段时间后，都需要进行误差标定。然而在现有技术中的温漂标定方法中，由于温漂的标定涉及较多的参数，标定工作量较大，造成了标定成本高的同时磁力标定的精度也无法得到保证。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的技术问题之一。为此，本发明的目的在于提出一种三轴磁力计温度漂移标定方法、装置、设备及介质，本发明的标定方法适用于大多空旷无磁环境标定，保证了磁力计标定的精度，同时极大地降低了磁力计标定需要无磁实验室和无磁加热装置的成本。

2、为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种三轴磁力计温度漂移标定方法，该方法包括：

3、将待标定三轴磁力计置于无磁环境中的第一位置点处，以获取保持任意两个轴向的磁力计测量输出值为0时的第三轴向的多个温度下的磁力计测量输出值，并生成第一组数据集；

4、将所述待标定三轴磁力计由第一位置点处变更为第二位置点处，以获取保持任意两个轴向的磁力计测量输出值为0且与所述多个温度对应相同温度下的第三轴向的磁力计测量输出值，并生成第二组数据集；

5、基于所述第一组数据集、所述第二组数据集以及温度补偿标定模型生成标定结果。

6、根据本发明的一个实施例，所述温度补偿标定模型如下式所示：

7、hx＝vxsxt+vysyt*cxy+vzszt*cxz+bxt

8、hy＝vysyt+vxsxt*cyx+vzszt*cyz+byt

9、hz＝vzszt+vysyt*czy+vxsxt*czx+bzt

10、上式，hx、hy、hz为磁力计真实值，vx、vy、vz为磁力计测量输出值，bxt、byt、bzt为温度t对应的磁力计零偏值，sxt、syt、szt为温度t对应的磁力计的比例因子，cij(i＝x，y，z；j＝x，y，z；i≠j)为磁力计的安装误差系数。

11、根据本发明的一个实施例，所述将待标定三轴磁力计置于无磁环境中的第一位置点处或者所述将所述待标定三轴磁力计由第一位置点处变更为第二位置点处的步骤包括，将所述待标定三轴磁力计用保温装置放置在高温箱中加热至预设温度且保温一预设时间后取出放置于所述第一位置点处或所述第二位置点处。

12、根据本发明的一个实施例，获取保持任意两个轴向的磁力计测量输出值为0时的第三轴向的多个温度下的磁力计测量磁力计测量输出值，并生成第一组数据集的步骤包括，对所述待标定三轴磁力计进行偏转微调以保持在y轴向和z轴向上的磁力计测量输出值为0，获取此时的第一温度以及x轴向的数值，固定偏转角度，将待标定三轴磁力计替换为已标定过的三轴磁力计获取实测的磁场值，生成x轴向下，由第一温度降低过程中获取的基于多个温度对应的x轴向数值和磁场值的第一组子数据集x1，同理，生成y轴向的第一组子数据集y1和z轴向的第一组子数据集z1，由所述第一组子数据集x1、第一组子数据集y1和第一组子数据集z1构成所述第一组数据集。

13、根据本发明的一个实施例，获取保持任意两个轴向的磁力计测量输出值为0且与所述多个温度对应相同温度下的第三轴向的磁力计测量输出值，并生成第二组数据集的步骤包括，对所述待标定三轴磁力计进行偏转微调以保持在y轴向和z轴向上的磁力计测量输出值为0，当达到所述第一温度时，获取此时的x轴向数值，固定偏转角度，将待标定三轴磁力计替换为已标定过的三轴磁力计获取实测的磁场值，生成x轴向下，与所述多个温度对应相同温度下的x轴向数值和磁场值的第二组子数据集x2，同理，生成y轴向的第二组子数据集y2和z轴向的第二组子数据集z2，由所述第二组子数据集x2、第二组子数据集y2和第二组子数据集z2构成所述第二组数据集。

14、所述对所述待标定三轴磁力计进行偏转微调以保持在y轴向和z轴向上的磁力计测量输出值为0，当达到所述第一温度时，获取此时的x轴向数值的方法为：

15、在温度未到达所述第一温度时，通过微调获取使三轴磁力计y轴向和z轴向的数值保持为0的偏转微调方向和幅度的规律，然后基于获取的偏转微调方向和幅度的规律，在温度到达所述第一温度时，快速偏转微调使三轴磁力计y轴向和z轴向的数值为0，并获取此时的x轴向数值。

16、根据本发明的一个实施例，基于所述第一组数据集、所述第二组数据集以及温度补偿标定模型生成标定结果的步骤包括，基于所述第一组数据集、所述第二组数据集以及如下公式进行温度漂移拟合，分别得到在温度t对应的x轴向、y轴向、z轴向的磁力计比例因子、零偏值，并根据所述温度补偿标定模型生成标定结果：

17、hi＝visit+bit

18、式中，i＝x，y，z。

19、根据本发明的一个实施例，所述预设温度为180℃，所述预设时间为60min。

20、为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种三轴磁力计温度漂移标定装置，其特征在于，所述装置包括：

21、第一生成模块，用于将待标定三轴磁力计置于无磁环境中的第一位置点处，以获取保持任意两个轴向的磁力计测量输出值为0时的第三轴向的多个温度下的磁力计测量输出值，并生成第一组数据集；

22、第二生成模块，用于将所述待标定三轴磁力计由第一位置点处变更为第二位置点处，以获取保持任意两个轴向的磁力计测量输出值为0且与所述多个温度对应相同温度下的第三轴向的磁力计测量输出值，并生成第二组数据集；

23、标定模块，用于基于所述第一组数据集、所述第二组数据集以及温度补偿标定模型生成标定结果。

24、为达到上述目的，本发明第三方面实施例提出了计算机可读存储介质，其上存储有应用程序和操作系统，所述程序或指令被处理器执行时实现如本发明第一方面实施例提出的三轴磁力计温度漂移的标定方法。

25、为达到上述目的，本发明第四方面实施例提出了一种电子设备，包括：

26、存储器，其上存储有应用程序和操作系统；

27、处理器，用于执行所述程序或指令时实现如本发明第一方面实施例提出的三轴磁力计温度漂移的标定方法。

技术特征：

1.一种三轴磁力计温度漂移标定方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的三轴磁力计温度漂移标定方法，其特征在于，所述温度补偿标定模型如下式所示：

3.根据权利要求1所述的三轴磁力计温度漂移标定方法，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的三轴磁力计温度漂移标定方法，其特征在于，获取保持任意两个轴向的磁力计测量输出值为0时的第三轴向的多个温度下的磁力计测量磁力计测量输出值，并生成第一组数据集的步骤包括，对所述待标定三轴磁力计进行偏转微调以保持在y轴向和z轴向上的磁力计测量输出值为0，获取此时的第一温度以及x轴向的数值，固定偏转角度，将待标定三轴磁力计替换为已标定过的三轴磁力计获取实测的磁场值，生成x轴向下，由第一温度降低过程中获取的基于多个温度对应的x轴向数值和磁场值的第一组子数据集x1，同理，生成y轴向的第一组子数据集y1和z轴向的第一组子数据集z1，由所述第一组子数据集x1、第一组子数据集y1和第一组子数据集z1构成所述第一组数据集。

5.根据权利要求4所述的三轴磁力计温度漂移标定方法，其特征在于，获取保持任意两个轴向的磁力计测量输出值为0且与所述多个温度对应相同温度下的第三轴向的磁力计测量输出值，并生成第二组数据集的步骤包括，对所述待标定三轴磁力计进行偏转微调以保持在y轴向和z轴向上的磁力计测量输出值为0，当达到所述第一温度时，获取此时的x轴向数值；固定偏转角度，将待标定三轴磁力计替换为已标定过的三轴磁力计获取实测的磁场值，生成x轴向下，与所述多个温度对应相同温度下的x轴向数值和磁场值的第二组子数据集x2，同理，生成y轴向的第二组子数据集y2和z轴向的第二组子数据集z2，由所述第二组子数据集x2、第二组子数据集y2和第二组子数据集z2构成所述第二组数据集。

6.根据权利要求5所述的三轴磁力计温度漂移标定方法，其特征在于，基于所述第一组数据集、所述第二组数据集以及温度补偿标定模型生成标定结果的步骤包括，基于所述第一组数据集、所述第二组数据集以及如下公式进行温度漂移拟合，分别得到在温度t对应的x轴向、y轴向、z轴向的磁力计比例因子、零偏值，并根据所述温度补偿标定模型生成标定结果：

7.根据权利要求5所述的三轴磁力计温度漂移标定方法，其特征在于，所述对所述待标定三轴磁力计进行偏转微调以保持在y轴向和z轴向上的磁力计测量输出值为0，当达到所述第一温度时，获取此时的x轴向数值的方法为：在温度未到达所述第一温度时，通过微调获取使三轴磁力计y轴向和z轴向的数值保持为0的偏转微调方向和幅度的规律，然后基于获取的偏转微调方向和幅度的规律，在温度到达所述第一温度时，快速偏转微调使三轴磁力计y轴向和z轴向的数值为0，并获取此时的x轴向数值。

8.一种三轴磁力计温度漂移标定装置，其特征在于，所述装置包括：

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有应用程序和操作系统，其特征在于，所述程序或指令被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的三轴磁力计温度漂移标定方法的步骤。

10.一种电子设备，其特征在于，包括：

技术总结
本发明公开了三轴磁力计温度漂移标定方法、装置、设备及介质，标定方法包括：将待标定三轴磁力计置于无磁环境中的第一位置点处，以获取保持任意两个轴向的磁力计测量输出值为0时的第三轴向的多个温度下的磁力计测量输出值，生成第一组数据集；将待标定三轴磁力计由第一位置点处变更为第二位置点处，以获取保持任意两个轴向的磁力计测量输出值为0且与多个温度对应相同温度下的第三轴向的磁力计测量输出值，生成第二组数据集；基于第一组数据集、第二组数据集以及温度补偿标定模型生成标定结果。该标定方法，标定过程简单，保证了磁力计标定的精度，极大的降低了磁力计标定需要无磁实验室和无磁加热装置的成本，并解决温度漂移问题。

技术研发人员：张德超,赵建远,冯泽东,贺羽
受保护的技术使用者：无锡量子感知研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15