微芯片示踪器的温度补偿方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及石油钻井数据检测装置技术领域，尤其涉及一种微芯片示踪器的温度 补偿方法及系统。
【背景技术】
[0002] 压力传感器和晶体振荡器是石油仪器研制中常用的器件，例如井下压力计和脉冲 时钟信号源。压力传感器和晶体振荡器均会受到温度漂移的影响而使输出结果产生偏差， 对于井下环境温度变化大（例如0-150°C)的情况这种偏差是不可忽略的。因此，需要根据 温度的变化对上述两种器件进行温度补偿，以保证输出的压力和时间误差降低到最小范围 内。
[0003] 目前，硅压阻式压力传感器的温度补偿方法主要是通过硬件电路实现的，即在惠 斯顿电桥的桥臂上串联与之相反温度特性的热敏电阻，以抵消压力传感器的温度漂移。晶 体振荡器的温度补偿方法主要是通过在存储器内寻址读取补偿电压，改变变容二极管的电 压以达到控制晶体振荡器的输出频率。上述温度补偿主要也是通过硬件电路实现的，该硬 件电路包括电阻、D/A转换器等器件，增加了 IC电路的设计面积和功耗，这与微芯片示踪器 的体积小、功耗低的设计目标相冲突。
[0004] 微芯片示踪器是一种在钻井过程中实时测量井筒温度和压力的微型仪器。具体 地，微芯片示踪器由温度传感器、压力传感器、微控制器、晶体振荡器和电池等部件组成，整 个部件被环氧树脂材料封装成球形。微芯片示踪器可以在环空内随着钻井液运动，实时连 续采集温度、压力数据并按照时间顺序存储温度和压力数据。由于井筒内温度变化较大，微 芯片示踪器采集的压力和记录的时间会受到温度变化的影响而不准确。通过上述两种硬件 电路分别实现压力传感器和晶体振荡器的温度补偿方法会增加微芯片示踪器电路设计的 面积和功耗，因此不是最佳的温度补偿方法。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是现有技术中采用硬件电路实现压力传感器和晶体 振荡器的温度补偿方法会增加微芯片示踪器电路设计的面积和功耗。
[0006] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种微芯片示踪器的温度补偿方法及系 统，对压力和时间测量进行一体化软件温度补偿，在不增加微芯片示踪器电路设计的面积 和功耗的基础上，实现微芯片示踪器在较宽温度范围内具有较高的压力和时间输出精度。
[0007] 本发明的技术方案为：
[0008] -种微芯片示踪器的温度补偿方法，包括：
[0009] 获取微芯片示踪器实时采集的井筒的温度和压力；
[0010] 在当前校正时刻，从标定数据库中获取均与所述温度对应的频率校正参数集和压 力校正参数集；
[0011] 根据所述温度和所述频率校正参数集，确定实际频率；
[0012] 根据所述温度、所述压力和所述压力校正参数集，确定实际压力；
[0013] 根据当前校正时刻确定的实际频率、所述微芯片示踪器内晶体振荡器的本振频 率、设定的校正时间间隔和上一校正时刻对应的实际时间，确定当前校正时刻对应的实际 时间。
[0014] 优选的是，所述方法还包括：离线构建所述标定数据库，所述离线构建所述标定数 据库包括：
[0015] 调节恒温箱的箱内温度；
[0016] 获取置于所述恒温箱内的晶体振荡器在当前箱内温度下的频率、以及置于所述恒 温箱内的压力传感器在当前箱内温度下的压力；
[0017] 根据所述箱内温度和所述频率，标定所述频率校正参数集；
[0018] 根据所述箱内温度和所述压力，标定所述压力校正参数集；
[0019] 将均与所述箱内温度对应的频率校正参数和压力校正参数集保存到所述标定数 据库。
[0020] 优选的是，根据f (X) = ax3+bx2+cx+d确定所述实际频率，其中f (X)为所述实际频 率，X为所述微芯片示踪器当前采集的井筒的温度，a、b、c和d均为频率校正参数，a、b、c 和d构成的集合为所述频率校正参数集。
[0021] 优选的是，根据P(X) =kx+p。确定所述实际压力，其中p(X)为所述实际压力，X为 所述微芯片示踪器当前采集的井筒的温度，k为压力校正参数，k构成了所述压力校正参数 集，P。为所述微芯片示踪器当前采集的井筒的压力。
[0022] 优选的是，根据
确定所述当前校正时刻对应的实际时间，其中tn 为当前校正时刻对应的实际时间，tn 1为上一校正时刻对应的实际时间，At为设定的校正 时间间隔，fn为当前校正时刻确定的实际频率，fc为所述微芯片示踪器内晶体振荡器的本 振频率。
[0023] 一种微芯片示踪器的温度补偿系统，包括：
[0024] 数据获取单元，用于获取微芯片示踪器实时采集的井筒的温度和压力；
[0025] 参数集获取单元，用于在当前校正时刻，从标定数据库中获取均与所述温度对应 的频率校正参数集和压力校正参数集；
[0026] 实际频率确定单元，用于根据所述数据获取单元获取的所述温度和所述参数集获 取单元获取的所述频率校正参数集，确定实际频率；
[0027] 实际压力确定单元，用于根据所述数据获取单元获取的所述温度和所述压力，以 及所述参数集获取单元获取的所述压力校正参数集，确定实际压力；
[0028] 实际时间确定单元，用于根据所述实际频率确定单元确定的所述实际频率、所述 微芯片示踪器内晶体振荡器的本振频率、设定的校正时间间隔和上一校正时刻对应的实际 时间，确定当前校正时刻对应的实际时间。
[0029] 优选的是，所述系统还包括：标定数据库离线构建单元，用于离线构建所述标定数 据库，所述标定数据库离线构建单元包括：
[0030] 恒温箱和均置于所述恒温箱内的晶体振荡器和压力传感器；
[0031] 恒温箱温度调节单元，用于调节恒温箱的箱内温度；
[0032] 标定数据获取单元，用于获取所述晶体振荡器在当前箱内温度下的频率，并获取 所述压力传感器在当前箱内温度下的压力；
[0033] 频率校正参数集标定单元，用于根据所述箱内温度和所述标定数据获取单元获取 的所述频率，标定所述频率校正参数集；
[0034] 压力校正参数集标定单元，用于根据所述箱内温度和所述标定数据获取单元获取 的所述压力，标定所述压力校正参数集；
[0035] 子构建单元，用于将均与所述箱内温度对应的频率校正参数和压力校正参数集保 存到所述标定数据库。
[0036] 优选的是，所述实际频率确定单元根据f (X) = ax3+bx2+cx+d确定所述实际频率， 其中f (X)为所述实际频率，X为所述微芯片示踪器当前采集的井筒的温度，a、b、c和d均 为频率校正参数，a、b、c和d构成的集合为所述频率校正参数集。
[0037] 优选的是，所述实际压力确定单元根据p (X) = kx+p。确定所述实际压力，其中 P(X)为所述实际压力，X为所述微芯片示踪器当前采集的井筒的温度，k为压力校正参数， k构成了所述压力校正参数集，p。为所述微芯片示踪器当前采集的井筒的压力。
[0038] 优选的是，所述实际时间确定单元根据