MEMS矢量傳感器在油氣管道檢測(cè)系統(tǒng)中的優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、隨著世界各國(guó)對(duì)石油和天然氣的需求與日俱增,管道檢測(cè)技術(shù)也隨之迅速發(fā)展,運(yùn)用聲學(xué)原理對(duì)管道內(nèi)檢測(cè)器進(jìn)行地面標(biāo)記有著廣闊的發(fā)展前景。目前運(yùn)用典型的聲傳感器進(jìn)行地面標(biāo)記時(shí)存在隨機(jī)性大,偶然性大等問(wèn)題,且不成體系。而MEMS仿生矢量傳感器具有靈敏度高,易于與土壤耦合,功耗低等特點(diǎn),因此基于MEMS仿生矢量傳感器對(duì)管道內(nèi)檢測(cè)器進(jìn)行地面標(biāo)記有著其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),為了實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定向,本文設(shè)計(jì)了規(guī)范一體化系統(tǒng),有效降低了測(cè)量的偶然性與隨機(jī)性,進(jìn)而提高了測(cè)量精

2、度。
　　針對(duì)土壤環(huán)境和聲信號(hào)傳播的特殊性,首先從聲信號(hào)的產(chǎn)生與傳播,探究了聲信號(hào)的傳播原理與管道內(nèi)檢測(cè)器發(fā)聲原理,并介紹了地面標(biāo)記的兩種方法;其次對(duì)傳感器的制作進(jìn)行規(guī)范化研究,通過(guò)理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,制作出符合實(shí)驗(yàn)要求的MEMS矢量傳感器,并對(duì)單頻信號(hào)進(jìn)行波束形成仿真;最后對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行改進(jìn),設(shè)計(jì)了規(guī)范化流程,從傳感器放置方式,劃定角度與信號(hào)采集等方面來(lái)規(guī)范實(shí)驗(yàn)步驟,運(yùn)用NI采集卡在LABVIEW平臺(tái)上對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集,并對(duì)比分析

3、了檢波器和MEMS傳感器的定向能力,選取不同傳感器在不同環(huán)境中進(jìn)行地面標(biāo)記。
　　經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,MEMS傳感器在地面標(biāo)記中較檢波器有明顯的優(yōu)勢(shì),其測(cè)量值平均誤差小于5°,具有很好的定向能力,且不同的MEMS傳感器和不同環(huán)境的選取都能較好的實(shí)現(xiàn)定向。
　　本文驗(yàn)證了運(yùn)用MEMS聲矢量傳感器進(jìn)行管道內(nèi)檢測(cè)器地面標(biāo)記的可行性,找到了地面標(biāo)記領(lǐng)域的突破口,為下一步繼續(xù)研究提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐,且對(duì)MEMS矢量傳感器的進(jìn)一步工程化應(yīng)