随着我国现代化建设对大型工程的需求,国内钻探工程得到了迅速发展,作为观测井身、检测其内部位置和角度变化的专用仪器,钻孔测斜仪能够精确测量井口的倾斜角、方位角以及工具面角,广泛应用于斜井及定向井井身轨迹的测量。本设计采用新型传感器作为检测单元,利用单片机作为控制核心,保证了系统的精度以及工作的稳定性。本文通过分析对比国内外测斜技术,详细介绍了测斜系统的模型建立方法。根据模型坐标系的变换,得出了方位角、倾斜角以及工具面角的定义,针对三个不同的参数,给出了相应的计算公式推导过程。同时,阐述了加速度传感器和磁阻传感器的工作原理,为系统结构设计和参数选取提供了重要依据。测斜仪的设计主要包括硬件设计以及软件设计。通过对测斜原理以及传感器工作原理的分析,本文给出了测斜系统的总体设计目标和设计思路,清晰明确了系统所需要实现的检测功能、通信功能以及数据采集存储功能,并给出了详细的硬软件设计方案。硬件设计采用C8051F021作为井下系统的控制核心,利用SCA3060加速度传感器以及HMC1053磁阻传感器作为检测单元,通过TLC2543模数转换芯片完成磁阻传感器的信号采集。而加速度传感器为数字芯片,可以直接通过标准的四线制SPI接口与单片机进行通信并完成信号的采集存储。由于测斜系统的工作环境为深井之内,因此整个系统的通信,数据传输均是设计过程中的重点和难点。为了整个测试系统的操作方便性,本文采用蓝牙无线通信。由于蓝牙传输受到距离的限制,因此整个测斜仪的控制只能在测试前后进行,井下系统所采集的数据需通过大容量FLASH芯片进行存储,待测试结束后通过蓝牙完成数据传输。对于系统的电磁兼容问题本文也提出了相关的解决方案,提高了系统工作运行的可靠性。软件设计分为上位机和下位机两部分,均采用C语言作为编程语言。下位机部分针对不同模块进行程序设计,主要包括系统控制、数据采集、数据存储和系统通信。上位机部分主要为系统控制程序。