水平定向鉆進(jìn)跟蹤與導向儀中地下傳感發(fā)射探頭的設計

DSP狀態(tài)檢測：將待發(fā)射數據以固定的格式存放在DSP的數據區，然后向DSP發(fā)中斷；DSP接收到中斷后，調制及發(fā)射過(guò)程中會(huì )引起DSP-FL0一MSP430F149-P4．2的電平變化。在1ms內若檢測到變化，DSP工作正常；未檢測到變化，DSP工作不正常，重新調用DSP程序引導模塊。

3．3 傳感器檢測

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

(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)現了對雙軸加速度計的雙脈寬輸出的測量。

(3)溫度檢測：通過(guò)MSP430F149的I／O引腳直接訪(fǎng)問(wèn)溫度傳感器，讀取溫度值，并進(jìn)行相應的判斷。

此外，還設定了看門(mén)狗定時(shí)器，防止程序跑飛。

4 系統安裝誤差軟件修正

由于探頭安裝過(guò)程中軸線(xiàn)偏移以及相關(guān)基準線(xiàn)未能對準等，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(shuō)，當探頭傾角及面向角處于絕對零位時(shí)，對應傳感器測量結果并不是零值，存在一定的偏差，且不同探頭的初始偏差也不相同。利用MSP430F149的程序存儲器是Flash型可在線(xiàn)編程的特點(diǎn)，在整個(gè)系統裝配完成后第一次上電時(shí)用軟件實(shí)現誤差修正。誤差修正軟件流程圖如圖5所示。

Flash存儲器由很多相對獨立的段組成，主要分為信息存儲區(A、B段)和主存儲區，可在一個(gè)段中運行程序，而對另一個(gè)段進(jìn)行擦除或寫(xiě)入數據等操作；主要用于保存用戶(hù)程序或重要的數據、信息等一些掉電后不丟失的數據。應用程序在主存儲區中，主要是對信息存儲區中的A段進(jìn)行擦除和寫(xiě)數據。 第一次上電時(shí)探頭放置在特定的標定平臺上，使探頭傾角及面向角處于絕對零位。這時(shí)探頭上電，運行主程序，傳感器測得的數據即為因安裝而形成的固定偏差。把測得的數據寫(xiě)入Flash存儲模塊中鎖定，使以后程序不能再對此段程序存儲單元進(jìn)行改寫(xiě)，掉電后也不會(huì )被擦除。探頭以后上電工作通過(guò)對特定存儲單元數據進(jìn)行判斷，不再執行上述過(guò)程。但將傳感器每次測量所得數據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(mén)狗，防止操作期間看門(mén)狗定時(shí)器溢出。該子程序流程如圖6所示。

地下傳感發(fā)射探頭運用單片機MSP430F149方便地實(shí)現了對傳感器輸出信號的采集、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)現數字調制、同步以及相關(guān)的數字信號處理，為地面接收解調以及定位測深提供了可靠的保障。系統具有：體積小、成本低、可靠性高等一系列優(yōu)點(diǎn)，并采用低功耗設計，探頭在地下可連續工作十余小時(shí)，為水平定向鉆進(jìn)穿越更長(cháng)的施工工程提供了有利的條件