管道内径的涡流检测及其信号处理研究

发布时间：2018-03-03 07:32

  本文选题：涡流检测　切入点：管道内径检测　出处：《电子科技大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：对井下石油套管损耗程度的准确评估,能有效避免因石油泄漏导致的自然经济损失,作为石油套管缺陷定量的重要参数,套管内径及磁导率的准确求取具有现实意义和经济价值。在本文中以多频涡流信号检测为理论基础,考虑井下实际复杂环境影响,对检测装置硬件电路及软件进行设计,并对实验数据结果进行分析和处理。本文基于管道内部环境中涡流信号特征,分析了涡流阻抗理论模型和管道物理属性,通过大型有限元分析软件ANSYS模拟多频涡流实验进而得到仿真数据库。在硬件电路上采用FPGA+DSP的框架结构,实现激励线圈叠加信号的产生、检测信号调理以及对调理后模拟信号的采集处理等功能。在检测信号调理电路中引入了自校准设计,以消除检测信号调理电路受环境变化影响导致参数变化,而带来的相位测量偏差。信号采集处理方法设计中采用FFT算法,实现包含管道物理参数信息的相位差求取,并通过最小二乘支持向量回归机算法对实测数据进行反演进而得到管道的内径与磁导率信息。通过在不同管径的铁磁性管道中进行试验,验证了各电路模块的功能和技术指标均满足设计要求。通过对不同内径管道的实测,验证了信号处理方法的有效性。
[Abstract]:The accurate evaluation of the downhole casing loss can effectively avoid the natural economic loss caused by the oil leakage and be regarded as an important parameter for the quantitative measurement of the oil casing defects. The accurate calculation of casing inner diameter and permeability is of practical significance and economic value. In this paper, based on the theory of multi-frequency eddy current signal detection, the hardware circuit and software of the detecting device are designed considering the influence of the actual complex environment. The experimental data are analyzed and processed. Based on the characteristics of eddy current signal in the inner environment of pipeline, the theoretical model of eddy current impedance and the physical properties of pipeline are analyzed in this paper. The simulation database is obtained by simulating the multi-frequency eddy current experiment with the large finite element analysis software ANSYS. The frame structure of FPGA DSP is used in the hardware circuit to generate the superposition signal of the exciting coil. The self-calibration design is introduced in the signal conditioning circuit to eliminate the change of the parameters caused by the environmental change of the signal conditioning circuit. In the design of signal acquisition and processing, FFT algorithm is used to obtain the phase difference, which contains the information of the physical parameters of the pipeline. The inner diameter and permeability information of the pipeline are obtained by inverse evolution of the measured data by the least square support vector regression algorithm. The experiments are carried out in ferromagnetic pipes with different diameters. It is verified that the functions and technical specifications of each circuit module meet the design requirements. The validity of the signal processing method is verified by the measurement of different inner diameter pipes.
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TE931.2;TG115.28

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本文编号：1560106