Méthode de compensation de la dérive à biais nul pour le gyroscope MEMS

Dans un environnement dynamique de changement de température

La substance principale du gyroscope MEMS est le silicium, et ses propriétés physiques changent avec la température. En outre, la structure d'assemblage et les composants électroniques du gyroscope MEMS sont également très sensibles aux changements de température, ce qui fait fluctuer le biais zéro des gyroscopes MEMS en fonction des changements de température. Lorsque la température de l'environnement de travail change, les paramètres statiques de polarisation du zéro précédemment étalonnés varient également considérablement en fonction de la température de la profondeur du puits et de l'auto-échauffement.

Ces dernières années, dans l'exploration et l'exploitation des ressources pétrolières et gazières, un grand nombre de ressources pétrolières et gazières de haute qualité faciles à exploiter sont de moins en moins nombreuses, et l'exploration des ressources pétrolières et gazières a commencé à se déplacer vers des zones au terrain complexe, aux couches de pétrole dispersées et à l'exploitation difficile. Dans cet environnement d'exploration et de production particulier, la technologie traditionnelle de forage vertical ne peut pas répondre aux exigences de l'acquisition actuelle des ressources pétrolières et gazières, et la question de savoir si le forage avec une certaine pente et une certaine direction peut être effectué conformément à la trajectoire prévue aura une incidence directe sur le succès du forage. Ces dernières années, l'exploration par forage directionnel, l'exploration par forage de petit diamètre et l'exploration par forage horizontal ont été progressivement développées, avec des caractéristiques de faible coût, de petit volume et d'efficacité de production élevée, et sont progressivement devenues les principales technologies de forage dans les principaux champs pétroliers et gaziers au Royaume-Uni et à l'étranger. La clé de la technologie de forage directionnel dans le processus d'exploration est l'acquisition de la trajectoire du trou de forage. La capacité du trépan à forer avec précision selon la trajectoire prévue détermine si le système d'exploration pétrolière peut atteindre la couche de pétrole désignée pour l'exploitation pétrolière.

Grâce aux progrès continus de la technologie MEMS, le gyroscope MEMS est progressivement utilisé comme élément d'instruments et d'équipements clés. Cet article présente trois méthodes pour compenser la dérive du biais zéro du gyroscope MEMS.

Méthode de compensation de la dérive du biais zéro du gyroscope MEMS：

Afin de réduire l'influence des variations de température sur la précision de mesure du gyroscope MEMS et d'améliorer les performances de mesure du gyroscope MEMS, il est nécessaire de corriger et de compenser la déviation du zéro du gyroscope causée par les variations de température en temps réel. À l'heure actuelle, il existe trois méthodes principales pour réduire la dérive du zéro du gyroscope MEMS :

1. La première méthode consiste à commencer par la conception de l'appareil lui-même, à développer un gyroscope MEMS de plus grande précision, à optimiser la conception de la structure interne du capteur et à réduire la dépendance à l'égard de la température. Cette méthode peut fondamentalement améliorer les performances globales du gyroscope MEMS, mais elle complique la technologie de traitement, accroît la difficulté technique de la conception du capteur et augmente le coût.

2. La deuxième méthode consiste à étudier la relation entre la température du gyroscope MEMS et le signal de sortie à chaque point de température statique. L'expérience de déviation zéro de chaque point de température a été réalisée avant le forage, et le modèle de compensation de la température a été établi. La température de travail a été obtenue par le capteur de température pendant le fonctionnement de l'inclinomètre, et le modèle de compensation de la température statique a été directement utilisé pour compenser la température dynamique réelle du forage. Cette méthode est simple dans sa structure et facile à mettre en œuvre, mais elle ne tient pas compte de la dérive du biais zéro dans l'environnement dynamique de changement de température, et l'adaptabilité du modèle de compensation du biais zéro est médiocre.

3. La troisième méthode consiste à ajouter un équipement de contrôle de la température au système d'inclinomètre et à adopter des dispositifs d'isolation stricts pour contrôler la température de l'inclinomètre sans grands changements. Cette méthode n'augmente pas seulement le volume global du système de clinomètre, mais aussi pour l'exploration pétrolière offshore ultra-profonde, la plage de température couvre de -20℃ de la plate-forme derrick, avec le forage du puits de pétrole peut atteindre 125℃, même 150℃, et le temps de travail de l'enquête est généralement plus de 12h, la méthode d'ajout de dispositif d'isolation au système n'est pas adapté à l'environnement d'application à long terme à la mer.

Cet article propose un schéma de compensation de la variation dynamique de la température dans l'environnement d'exploitation de la variation dynamique de la température. En effectuant des expériences de variation dynamique de la température dans une chambre à haute et basse température, les données de sortie en temps réel du gyroscope sont obtenues pour effectuer la compensation de la température. Comme la sortie du gyroscope MEMS contient beaucoup d'interférences de bruit, ce qui n'est pas propice à l'ajustement de la courbe de température dynamique, il est nécessaire de débruiter d'abord le signal de mesure original du gyroscope. Dans cette étude, le filtre multi-échelle à ondelettes, qui est plus mature dans les applications de laboratoire, est utilisé pour débruiter le bruit, puis la fonction de sortie est ajustée aux données filtrées, et la compensation du biais zéro est effectuée dans un environnement de changement de température dynamique en temps réel.

Conclusion

Cet article présente trois méthodes de compensation de la dérive du biais zéro du gyroscope MEMS. Le gyroscope MEMS est un choix très populaire dans tous les domaines de la vie, son niveau de précision est très important, et il est très important d'utiliser diverses méthodes efficaces pour compenser l'erreur. Ericco développe principalement des gyroscopes MEMS qui sont entièrement compensés au moment de leur apparition et sont strictement calibrés. ER-MG2-50/100 est un gyroscope MEMS orienté vers le nord. Il s'agit d'un gyroscope de qualité navigation, dont l'instabilité du biais zéro peut atteindre 0,01-0,02°/h, la marche aléatoire de la vitesse angulaire peut atteindre 0,0025-0,005°/√hr. De même, Ericco dispose d'un certain nombre de gyroscopes MEMS tactiques à deux et trois axes.

Si vous souhaitez en savoir plus sur les gyroscopes MEMS, n'hésitez pas à nous contacter.