水平定向鉆進(jìn)跟蹤與導(dǎo)向儀中地下傳感發(fā)射探頭的設(shè)計(jì)

DSP狀態(tài)檢測：將待發(fā)射數(shù)據(jù)以固定的格式存放在DSP的數(shù)據(jù)區(qū)，然后向DSP發(fā)中斷；DSP接收到中斷后，調(diào)制及發(fā)射過程中會(huì)引起DSP-FL0一MSP430F149-P4．2的電平變化。在1ms內(nèi)若檢測到變化，DSP工作正常；未檢測到變化，DSP工作不正常，重新調(diào)用DSP程序引導(dǎo)模塊。

3．3 傳感器檢測

(1)傾角檢測：在溫度不變的情況下，單軸加速度計(jì)輸出值與傾角的正弦值成線性關(guān)系，主要通過查表的方式得到傾角值，并運(yùn)用最小二乘法進(jìn)行相應(yīng)的溫度補(bǔ)償。

(2)面向角檢測：利用MSP430F149定時(shí)器的兩個(gè)捕獲／比較模塊實(shí)現(xiàn)了對雙軸加速度計(jì)的雙脈寬輸出的測量。

(3)溫度檢測：通過MSP430F149的I／O引腳直接訪問溫度傳感器，讀取溫度值，并進(jìn)行相應(yīng)的判斷。

此外，還設(shè)定了看門狗定時(shí)器，防止程序跑飛。

4 系統(tǒng)安裝誤差軟件修正

由于探頭安裝過程中軸線偏移以及相關(guān)基準(zhǔn)線未能對準(zhǔn)等，傾角傳感器和面向角傳感器總會(huì)產(chǎn)生一定誤差。也就是說，當(dāng)探頭傾角及面向角處于絕對零位時(shí)，對應(yīng)傳感器測量結(jié)果并不是零值，存在一定的偏差，且不同探頭的初始偏差也不相同。利用MSP430F149的程序存儲(chǔ)器是Flash型可在線編程的特點(diǎn)，在整個(gè)系統(tǒng)裝配完成后第一次上電時(shí)用軟件實(shí)現(xiàn)誤差修正。誤差修正軟件流程圖如圖5所示。

Flash存儲(chǔ)器由很多相對獨(dú)立的段組成，主要分為信息存儲(chǔ)區(qū)(A、B段)和主存儲(chǔ)區(qū)，可在一個(gè)段中運(yùn)行程序，而對另一個(gè)段進(jìn)行擦除或?qū)懭霐?shù)據(jù)等操作；主要用于保存用戶程序或重要的數(shù)據(jù)、信息等一些掉電后不丟失的數(shù)據(jù)。應(yīng)用程序在主存儲(chǔ)區(qū)中，主要是對信息存儲(chǔ)區(qū)中的A段進(jìn)行擦除和寫數(shù)據(jù)。 第一次上電時(shí)探頭放置在特定的標(biāo)定平臺(tái)上，使探頭傾角及面向角處于絕對零位。這時(shí)探頭上電，運(yùn)行主程序，傳感器測得的數(shù)據(jù)即為因安裝而形成的固定偏差。把測得的數(shù)據(jù)寫入Flash存儲(chǔ)模塊中鎖定，使以后程序不能再對此段程序存儲(chǔ)單元進(jìn)行改寫，掉電后也不會(huì)被擦除。探頭以后上電工作通過對特定存儲(chǔ)單元數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，不再執(zhí)行上述過程。但將傳感器每次測量所得數(shù)據(jù)減去第一次上電所測偏差值，即得絕對測量值。在對Flash操作前先要停掉看門狗，防止操作期間看門狗定時(shí)器溢出。該子程序流程如圖6所示。

地下傳感發(fā)射探頭運(yùn)用單片機(jī)MSP430F149方便地實(shí)現(xiàn)了對傳感器輸出信號(hào)的采集、DSP的控制與管理、電源模塊的管理等。同時(shí)，采用先進(jìn)的DSP技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)制、同步以及相關(guān)的數(shù)字信號(hào)處理，為地面接收解調(diào)以及定位測深提供了可靠的保障。系統(tǒng)具有：體積小、成本低、可靠性高等一系列優(yōu)點(diǎn)，并采用低功耗設(shè)計(jì)，探頭在地下可連續(xù)工作十余小時(shí)，為水平定向鉆進(jìn)穿越更長的施工工程提供了有利的條件