基于激光自混合干涉技术的井下成像研究与应用

发布时间：2017-06-19 18:04

  本文关键词：基于激光自混合干涉技术的井下成像研究与应用，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在油气田工业的井下检测中,总是会遇到这样的一些问题,在一些亟需检测的环境中,由于高危险性和限制性,检测人员无法亲身近距离的对故障点进行检测,不仅仅造成了能源损失,由于时间的拖延也大大增加了危险性。而在使用一些常规设备进行故障检测的时候,由于技术上的限制,很难得到令人满意的探测结果,这会造成检测人员的误判和上报失误。通过技术特点的比较,在众多井下成像技术中,激光自混合干涉技术脱颖而出,它拥有设备简单、成本低、探测精度高、实时性好等众多优点,且相较于传统光学成像技术而言,激光自混合干涉技术可以获得更高水平的深度感知能力,这更加接近于生物对物体的描述,更有利于对故障点的信息获取。基于激光自混合干涉技术的井下探测技术的研究、改进和应用,对于近年来不断提高需求的井下检测来说无疑是全新的强劲助力。激光自混合干涉现象的发掘始于激光器反馈光的研究。激光自混合干涉是指半导体激光器的发光二极管所出射的光,经过外部振动物体反射回激光器谐振腔内,两束光之间耦合并使激光器内部封装的光电二极管的输出功率发生了变化。通过研究光电二极管的输出功率与反馈光之间的规律,形成了激光自混合干涉技术的理论,并可以将这项技术广泛应用于距离、位移、振动、速度等参数测量。本文详细阐述了激光自混合干涉技术的基本理论及其在测距方向的应用,研究了激光自混合干涉理论的通用模型。分析了在不同强度光反馈时的自混合干涉模型。同时,利用半导体激光自混合测量技术其光路简单、易于准直、结构紧凑等优点,提出将自混合干涉效应应用于距离测量。在这个基础上开发基于半导体激光自混合干涉的单光源振动传感器,并尽可能的使之适用于井下检测环境,对测量目标进行一维成像。
【关键词】：激光二极管 自混合干涉 距离测量 单光源振动 井下检测
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE937;TN24
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-6
• 创新点摘要6-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 选题依据和背景9-10
• 1.2 激光自混合测距技术10-14
• 1.2.1 激光自混合测距法简析10-11
• 1.2.2 激光自混合测距的研究现状11-14
• 1.3 井下检测成像技术简介14-15
• 1.4 论文主要工作和研究内容15-16
• 第二章 激光自混合干涉技术理论16-27
• 2.1 引言16
• 2.2 两种激光自混合干涉的理论模型分析16-23
• 2.2.1 法布里-珀罗三镜腔理论模型16-20
• 2.2.2 拉格朗日光场速率方程20-23
• 2.3 激光自混合干涉的频率与功率解23-26
• 2.3.1 不同光反馈情况下的自混合干涉频率23-24
• 2.3.2 光反馈C值与自混合干涉功率的关系24-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第三章 激光自混合干涉信号仿真与分析27-41
• 3.1 引言27
• 3.2 激光自混合干涉原理模型27-35
• 3.2.1 弱反馈水平下的自混合干涉行为分析31-33
• 3.2.2 适度反馈水平的自混合干涉行为分析33-35
• 3.3 不同C值情况下的自混合信号仿真35-39
• 3.3.1 C≤1情况下的自混合信号仿真35-38
• 3.3.2 138-39
• 3.4 本章小结39-41
• 第四章 基于主频阶次判定算法的自混合信号处理41-51
• 4.1 引言41
• 4.2 自混合干涉信号处理算法41-42
• 4.3 基于FFT的主频阶次判定算法42-50
• 4.3.1 实验装置47-48
• 4.3.2 算法的应用验证48-50
• 4.4 本章小结50-51
• 第五章 单光源振动激光自混合测距仪在井下管道检测中的应用51-62
• 5.1 引言51
• 5.2 系统元件介绍51-54
• 5.3 单光源振动测距系统的设计54-55
• 5.4 实验中排除干扰的信号滤波处理55-58
• 5.5 实验结果与分析58-61
• 5.5.1 实验装置58
• 5.5.2 结果及分析58-60
• 5.5.3 自混合测距系统在井下检测环境中的应用60-61
• 5.6 本章小结61-62
• 结论62-63
• 附录63-65
• 参考文献65-68
• 发表文章目录68-69
• 致谢69-70

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本文编号：463285