基于扩频技术的油井动液面监测系统设计

发布时间：2017-10-04 02:21

  本文关键词：基于扩频技术的油井动液面监测系统设计

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【摘要】：本文针对信噪比较低的情况下,对动液面测量回波信号不易识别的缺陷,对扩频技术在动液面测量领域的应用进行相关的研究,为实现基于扩频技术的动液面监测系统提供设计方法。文中系统地归纳了动液面测量领域和扩频测距领域研究的国内外现状和发展,并简述了与本文相关的动液面测量原理、扩频测距原理、声学传播原理,给出了研究工作的主要内容。首先,针对目前动液面测量信号在强噪声下不易被识别的缺点,本文从现场实际情况出发,将扩频测距技术应用到动液面测量领域,结合动液面测量的基本原理,设计出了系统的总体方案,确定了以NI sb-RIO 9636开发模块为核心的硬件开发方案,和以Lab VIEW为开发工具的软件开发方案。其次,针对将扩频技术应用于动液面测量领域的信号处理问题,本文研究了声波传输性能,确定了声源发射频率,选用了m序列和直接序列扩频方法来实现本系统的设计。用Matlab对系统进行仿真搭建,模拟出了系统发送端的信号、信道传输中的信号、接收端的信号。通过对系统进行仿真加噪,验证系统抗白噪声和抗窄带噪声的性能。第三,针对本系统的功能实现问题,本文根据设计方案和信号处理仿真,对整个监测系统的下位机系统、数据传输系统、上位机系统三大部分进行了详细的开发设计。其中,下位机系统主要开发了声源产生模块、回波信号采集模块、数据处理模块、蓄电池电压采样模块、充电控制模块这六个功能模块;为了实现上、下位机的通信,数据传输系统主要开发了数据发送模块、数据接收模块;上位机系统主要开发了数据存储模块、历史查询模块和油井管理模块这三个功能模块。第四,针对本系统的可行性及可靠性问题,本文对设计完成的动液面监测系统在实验室环境下进行测试。论文对基于扩频技术的动液面监测系统进行了设计,目的是将扩频技术引入到动液面测量领域中,解决强噪声情况下的动液面测量问题。实验结果表明,本系统能够有效地进行测量,符合实际需求。
【关键词】：动液面测量 直接序列扩频 伪随机码 扩频测距
【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;TP274
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 研究目的及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.2.1 动液面测量研究现状10-11
• 1.2.2 扩频测距技术研究现状11-12
• 1.3 本文主要研究内容12-14
• 第二章 油井动液面测量系统的方案设计14-23
• 2.1 动液面测量基本原理14-17
• 2.2 系统总体方案设计17-18
• 2.3 系统硬件部分方案设计18-19
• 2.4 系统软件部分方案设计19-22
• 2.4.1 下位机程序开发方案设计19-22
• 2.4.2 上位机程序开发方案设计22
• 2.5 本章小结22-23
• 第三章 基于扩频技术的动液面测量信号处理23-36
• 3.1 系统相关参数的确定23-27
• 3.1.1 声源频率分析选择23-25
• 3.1.2 扩频码型及实现方法选择25-27
• 3.2 系统仿真构成27
• 3.3 发送端的信号仿真27-30
• 3.3.1 m序列信号仿真27-29
• 3.3.2 调制信号仿真29-30
• 3.4 信道传输中的信号仿真30-33
• 3.4.1 回波信号仿真30-31
• 3.4.2 信号加噪仿真31-33
• 3.5 接收端的信号处理仿真33-35
• 3.6 本章小结35-36
• 第四章 基于扩频技术的动液面监测系统模块化设计36-51
• 4.1 下位机系统设计36-43
• 4.1.1 声源产生模块设计36-38
• 4.1.2 回波信号采集模块设计38-39
• 4.1.3 数据处理模块设计39-41
• 4.1.4 蓄电池电压采样模块设计41
• 4.1.5 充电控制模块设计41-43
• 4.2 数据传输系统设计43-46
• 4.2.1 数据发送模块设计44-45
• 4.2.2 数据接收模块设计45-46
• 4.3 上位机系统设计46-50
• 4.3.1 数据存储模块设计46-47
• 4.3.2 历史查询模块设计47-49
• 4.3.3 油井管理模块设计49-50
• 4.4 本章小结50-51
• 第五章 基于扩频技术的动液面监测系统测试51-59
• 5.1 实验核心器材的选择51-54
• 5.1.1 NI-sbRIO 963651-52
• 5.1.2 功率放大器52-53
• 5.1.3 电声换能器53
• 5.1.4 声波传感器53-54
• 5.2 实验室油井管道动液面测试54-58
• 5.3 本章小结58-59
• 结论59-60
• 参考文献60-64
• 致谢64-65

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 程晓畅;王跃科;;伪随机码超声扩频测距发射与接收电路设计[J];声学与电子工程;2007年01期

2 程晓畅;苏绍景;王跃科;潘仲明;祝琴;;伪随机码超声扩频测距系统设计与算法[J];测试技术学报;2007年01期

3 潘仲明,杨俊,王跃科;超声波扩频测距及其信道自适应均衡技术[J];国防科技大学学报;2002年06期

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本文编号：968092