多频涡流套损检测仪远场单元及其数据处理设计

发布时间：2017-07-29 21:18

  本文关键词：多频涡流套损检测仪远场单元及其数据处理设计

  更多相关文章： 管道腐蚀检测 微弱信号检测 数据处理 去伪峰算法

【摘要】：管道腐蚀检测是石油测井领域的研究热点,但目前先进的技术均被国外测井服务公司所掌握。为打破技术垄断,本文研制了一种新型的基于多频涡流理论的管道腐蚀检测仪。远场涡流技术是本文的核心,其具有检测效率高、精度高等诸多优点。通过检测位于远场区域的弱感应电磁信号,实现对管道腐蚀检测及管道壁厚的反演成像。本文根据远场涡流理论及微弱信号检测理论,基于对被检信号的特点进行的深入分析,有针对性地建立了完整的套管损伤检测模型;结合模拟电路去噪理论和数字相敏检波算法,完成了远场单元的电路系统及控制软件的设计与实现。电路系统主要分为发射电路及接收电路。本文基于正弦脉宽调制的原理设计了低频发射电路;低频接收电路通过通道复用的方式,降低了硬件复杂度。模拟电路采用低噪声的仪用放大器,为数字采集系统提供高信噪比的输入。数字部分采用FPGA+DSP的结构,首先对所采用的数字信号处理算法进行了论证,并合理分配系统内部各硬件所承担的功能,实现了低噪、高效的采集。与以往的远场单元测试系统的设计相比,本文进行了如下的改进设计:远场增加了快速测试模式,仪器可应用于多种测试场景;改善了远场发射电路对供电系统的干扰;完善了仪器测试的流程,增加了空气及地面管道定标环节。在本文最后,针对仪器进行了一系列实验及油田现场实际作业。远场单元的调试过程分为电路单板级及电路整机系统级,本文给出了具体的调试结果,验证了仪器功能的完整性。通过对仪器现场测试结果的进一步分析,验证了对管道壁厚的检测精度及微小缺陷的辨别能力。
【关键词】：管道腐蚀检测 微弱信号检测 数据处理 去伪峰算法
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE973.6
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 主要符号对照表10-11
• 第一章 绪论11-16
• 1.1 研究的背景及意义11
• 1.2 套管腐蚀检测发展概述11-13
• 1.3 远场涡流检测国内外研究现状13-14
• 1.4 论文结构安排及创新点14-16
• 第二章 多频涡流套损检测仪远场单元系统总体设计16-27
• 2.1 多频涡流套损检测技术研究路线及指标16
• 2.2 远场涡流检测基本理论及模型16-21
• 2.2.1 远场涡流检测原理17-18
• 2.2.2 远场涡流弱感应信号特点18-19
• 2.2.3 测试模型建立19-20
• 2.2.4 测试速率与分辨率20-21
• 2.3 弱感应信号检测21-24
• 2.3.1 检测理论21
• 2.3.2 检测方法及精度讨论21-24
• 2.4 多频测试组合及仪器结构设计24-26
• 2.5 本章小结26-27
• 第三章 多频涡流套损检测仪远场单元硬件电路及底层软件设计27-51
• 3.1 远场单元电路模块总体设计27-30
• 3.1.1 发射模块设计总体方案28-29
• 3.1.2 接收模块设计总体方案29-30
• 3.2 基于全桥逆变的发射模块电路设计30-35
• 3.2.1 单片机电路30-31
• 3.2.2 驱动及逆变电路31-33
• 3.2.3 LC滤波电路33
• 3.2.4 发射电路对供电系统的影响33-35
• 3.3 基于DSP+FPGA的接收模块电路设计35-43
• 3.3.1 模拟信号处理电路35-40
• 3.3.2 数字信号处理电路40-42
• 3.3.3 模数转换电路42-43
• 3.4 发射模块控制软件设计43-46
• 3.4.1 PIC单片机软件流程43-44
• 3.4.2 串口通信子程序设计44-46
• 3.5 接收模块控制软件设计46-50
• 3.5.1 普通测试模式控制流程设计46-47
• 3.5.2 快速测试模式控制流程设计47-48
• 3.5.3 FPGA逻辑设计与时序仿真48-49
• 3.5.4 数字相敏检波算法实现49-50
• 3.6 本章小结50-51
• 第四章 多频涡流套损检测仪远场单元数据处理设计51-62
• 4.1 低频远场检测模型建立51-54
• 4.1.1 低频远场数学定义51-53
• 4.1.2 远场检测系统数学模型定量分析53-54
• 4.2 平均场检测模型及数据处理设计54-59
• 4.2.1 平均场双线圈检测模型54-55
• 4.2.2 平均场检测模型校正55-57
• 4.2.3 维纳去卷积滤波器57-59
• 4.3 周向场检测模型及数据处理设计59-61
• 4.3.1 周向场检测模型建立59
• 4.3.2 周向场数据处理59-60
• 4.3.3 周向场去噪方法研究60-61
• 4.4 本章小结61-62
• 第五章 测试结果与分析62-74
• 5.1 远场单元模块电路单板调试结果与分析62-65
• 5.1.1 发射模块调试结果与分析62-63
• 5.1.2 接收模块调试结果与分析63-65
• 5.2 仪器整机功能调试65-67
• 5.3 测试数据的算法级处理67-72
• 5.4 现场测试72-74
• 第六章 结束语74-75
• 致谢75-76
• 参考文献76-78
• 攻硕期间取得的研究成果78-79
• 附录79-83

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 周连文,曲民兴,孟小利;导电平板中的远场涡流特性[J];南京航空航天大学学报;1998年02期

中国重要会议论文全文数据库 前8条

1 孙可平;;远场涡流技术在管道检测中的应用[A];中国物理学会第九届静电学术年会论文集[C];2000年

2 孙玉忠;诸力群;徐金平;王海婴;;缝隙辐射源近远场转换的园柱面等效磁流法[A];第六届全国电磁兼容性学术会议2004EMC论文集[C];2004年

3 段锦;王光腾;景文博;;激光远场能量密度分布测试系统的设计与实现[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年

4 马积福;高本庆;;利用统一的近场—远场变换技术求解目标时域散射远场[A];1995年全国微波会议论文集（上册）[C];1995年

5 刘红婕;景峰;胡东霞;彭志涛;李强;周维;张昆;;高功率激光装置基频光远场的模拟分析[A];第十七届全国激光学术会议论文集[C];2005年

6 沈树章;张学庆;;基于等效原理的远场战场电磁环境分析研究[A];2009年全国无线电应用与管理学术会议论文集[C];2009年

7 林尊琪;支婷婷;张明科;张臻;;激光远场CCD成像技术应用[A];'99十一省（市）光学学术会议论文集[C];1999年

8 万敏;苏毅;张卫;;激光初始光场的强度分布特性对远场能量集中度的影响[A];中国工程物理研究院科技年报（2001）[C];2001年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 卢佩佩;辐射体的近场-远场变换研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

2 韩香子;天线近远场变换算法及相关技术研究[D];中国科学技术大学;2016年

3 卢翔羽;多频涡流套损检测仪远场单元及其数据处理设计[D];电子科技大学;2016年

4 费学拯;远场矩阵的对称性及数据缺失情况下障碍边界重构的问题研究[D];吉林大学;2007年

5 邓霞;传输问题远场算子的性质[D];华中师范大学;2005年

6 刘健;管道远场涡流无损检测方法的研究[D];沈阳工业大学;2011年

7 赵捷;关于传导逆散射问题远场算子性态的研究[D];华中师范大学;2005年

8 夏雷;基于模式展开法的球面近远场变换理论研究[D];西安电子科技大学;2012年

9 孙立春;球面近远场变换理论及相关技术的研究[D];西安电子科技大学;2013年

10 黄春华;电大尺寸目标近场测量中的近远场变换技术研究[D];南京航空航天大学;2012年

，

本文编号：591147