连续油管椭圆度脉冲涡流位移传感测量技术

摘要

连续油管的用量随着近年来对页岩气的开采急剧增加，为了保证在使用过程中的安全，在线监测和检测显得尤为重要。连续油管常见的缺陷形式有表面点蚀、硫化物应力致裂、疲劳点蚀、机械压痕和椭圆度发生变化，其中椭圆度发生变化后容易引发泄漏，进而造成重大的安全事故。
　　从椭圆度定义出发，对椭圆度的测量本质上转化为对直径的测量。而椭圆度的测量可通过测量连续油管与传感器之间距离间接测量求出。从脉冲涡流位移传感器的测量原理着手，建立线圈响应模型及并提出了消除振荡的方法。运用自制的传感器试验验证了典型的绝对式和差分式脉冲涡流信号；对比不同结构的脉冲涡流位移传感器信号，选择同心差分立式结构的传感器作为位移传感器；对比无铁芯、加入45钢铁芯、加入铁氧体铁芯三种传感器，加入铁氧体铁芯的聚磁传感器峰值变化最大。由自制脉冲涡流位移传感器的静态标定得出位移与峰值变化量呈非线性单调递减关系，通过多项式拟合、指数拟合、分段线性插值法三种方式对传感器的位移与电压值进行拟合，由SSE（方差）、S-quare（决定系数）、RMSE(标准差）三个指标分析得出最佳的拟合方式。
　　根据测量方法设计了阵列脉冲涡流测距信号系统，即硬件设计和软件设计。硬件系统分为激励部分和接收部分。激励部分包括脉冲源的设计、电压放大电路的设计和功率放大电路的设计；接收部分包括放大电路的设计、滤波电路的设计、显示电路的设计。系统软件包括脉冲信号发生程序的设计、A/D转换及数据处理程序的设计、LCD显示程序的设计。搭建了测试平台对脉冲涡流测距系统进行了测试。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪论

1.1课题研究背景、目的和意义

1.2国内外研究现状

1.3 论文主要研究工作

2脉冲涡流位移测量原理及传感器研制

2.1脉冲涡流位移传感工作原理

2.2不同结构传感器的对比及优化

2.5 本章小结

3 脉冲涡流位移传感信号处理

3.1 引言

3.2 脉冲涡流位移传感器信号的静态测试试验

3.3 测量信号曲线拟合及误差分析

3.3 传感器对中偏心对测量信号的影响及误差分析

3.4 本章小结

4 阵列脉冲涡流位移测量信号系统设计

4.1 引言

4.2 阵列脉冲涡流激励源的设计

4.3 阵列脉冲涡流信号接收电路的设计

4.4 软件系统的设计

4.5本章小结

5 总结与展望

5.1全文总结

5.2 研究展望

致谢

参考文献