基于PCNN图像融合的ECT多相流测量系统设计

针对ECT在多相流测量过程中存在的成像质量不高、精度低、稳定性差等问题,提出并实现了基于PCNN图像融合的ECT多相流测量系统。系统采用模块化设计,主要包括阵列电极传感器模块、电容采集电路模块、上位机成像软件模块。文中设计改进的网络模型,将Tikhonov和Landweber算法的成像结果作为输入进行双通道融合成像,改善了传统算法存在的伪影、模糊的现象。实验结果表明:应用尼龙棒模拟气固两相流对系统进行测试,系统对于微小电容的测量具有良好的稳定性和准确性,通过系统的成像结果可以准确地分辨管道内不同介质的位置,其中对于流型的预测成功率为100%,相含率的测量误差在1%以内。

基于FPGA和DSP的核磁共振两相流采集系统

为了满足石油工业中核磁共振两相流采集系统的高精度、低成本、小型化等需求,实现对核磁共振FID信号的采集、存储、传输及显示,设计了基于DSP和FPGA的核磁共振两相流采集系统。系统采用模块化设计,主要包括AD信号采集模块、双核控制传输模块以及上位机显示模块。采集过程主要依靠FPGA控制ADC完成数据的采集、存储、传输。然后通过DSP设计最优滤波器完成对信号的去噪处理,再由串口将数据传输给上位机进行反演处理以及显示。实验结果表明:该系统能够实现FID信号的采集、存储、传输及显示,去噪后的信号信噪比提升了34.6%,反演处理后的T2谱可以识别出不同含水率下的两相流。

改进的EEMD算法及其在多相流检测中的应用

针对低信噪比下EEMD法在分解过程中产生模态混叠导致滤波效果变差的问题,提出了一种改进的EEMD滤波方法。该方法首先设计最优带通滤波器,滤除信号中的脉冲干扰,再将滤波后的信号进行EEMD分解,然后采用SG滤波器对筛选的IMF再进行滤波,最后对滤波后IMF进行重构。最后将改进的EEMD法和EEMD法分别用于多相流测量信号滤波及含水率测量,结果表明,改进的EEMD法与EEMD法相比,信噪比提高了约2~3 dB,滤波效果更好;含水率平均测量精度提高了约3%,测量误差更小。

基于DSP和FPGA的数据采集系统设计

结合高速DSP和FPGA的特点,设计了一套数据采集系统,应用FPGA的内部逻辑实现时序控制,以DSP作为采集系统的核心,对采集到的数据进行滤波等处理,并将处理后的结果通过USB口传输到计算机。该系统具有电路结构简单、功耗低、数据传输方便等优点,可用于电压、电流、温度等参量的采集系统中。

油水两相流中2种含水率计算模型比较

油水两相流广泛存在于石油开采、储运、化工、能源等工业领域。含水率是油水两相流系统的重要参数之一,含水率的准确测量不仅与采用的测量方法有关,而且还与计算模型有很大关系。结合电导式测量方法建立了电阻-电容并联网络含水率计算模型,并在3种流型下与Maxwell含水率模型进行了仿真和实验对比。结果表明,建立的并联电阻-电容网络含水率模型,在泡状流下与Maxwell含水率计算模型的误差基本相同,而在环状流、分层流下,测试误差均小于Maxwell含水率计算模型的误差,具有更高的测试精度,可适用于环状流、分层流、泡状流等流型。

层析成像技术在多相流中的研究动态

在多相流检测中,层析成像技术可获取多相流体二维/三维的时空局部的、微观的分布信息,是目前多相流参数检测技术研究发展的前沿和趋势之一.本文较系统阐述了国内外应用电阻层析、电容层析、射线层析、超声层析技术进行多相流检测的原理、研究现状以及层析成像技术在多相流应用方面的发展.

FPGA在高分辨率感应测井仪中的应用

高分辨率感应测井仪 (HRI)是一种正在研制的应用感应原理测量地层电阻率的精密仪器 .它在信息处理方面采用数字相敏检波法分离接收信号的实部和虚部 ;在硬件实现上采用数字运算能力强大的 DSP和高速高精度 (1 6 Bit,5 70 k SPS) A/D,还利用 FPGA(现场可编程门阵列 )控制所有的时序和工作状态 ,采用同一时钟源 ,可以保证发射信号和接收信号绝对同步 ,而且没有累计误差 ,能够达到很高的精度 .针对高分辨率感应测井仪 (HRI)介绍了采用 FPGA的硬件实现方案 。

基于PIC单片机的套管探测控制系统设计

基于瞬变电磁法原理,提出了基于 PIC 单片机的套管探测控制系统的设计方案。通过三个磁探头从横向和纵向对套管的损伤信息进行探测,并结合温度和井深信息,准确判定套管损伤的位置。本文重点介绍了磁探头的选择、发射电路设计、数据采集电路设计和相应的软件设计。

基于DSP的高精度超声波流量控制系统

传统的流量计无法满足高精度检测的要求,文中介绍了一种基于DSP的高精度超声波流量控制系统。该系统利用时差法原理,由DSP控制超声波传感器的换能器A、B分别发射和接收超声波信号,并通过软件计收发过程的时间差,从而计算出流量。实验证明:测量精度可达到2%。

基于功率谱估计的流量测量实验教学

为实现信号处理理论知识与应用系统的紧密有效融合,设计了基于"数字信号处理""DSP原理及应用"课程的综合性实践项目——基于功率谱估计的多普勒流量测量实验。实验以多相流体为研究对象,根据超声多普勒原理,采用"数字信号处理"课程中的经典功率谱法对多普勒回波信号进行频移检测及算法仿真,最终在DSP为控制核心的硬件系统中实现算法设计、程序加载、系统调试、流量测量等。以该项目为实验平台,形成了理论与实际应用的结合、算法与硬件系统的结合,教研相长,培养学生从理论到应用的思维方法以及解决复杂工程问题的能力。

基于STM32的光学水中油检测系统设计

针对传统微量水中油检测系统检测精度低和体积大等问题,设计了一种基于STM32的光学水中油检测系统。系统利用矿物油的荧光效应,通过脉冲频率调制LED、微弱信号放大和数字正交锁相放大技术提取同频125 Hz的微弱荧光信号,用“一光源双探测”的光机结构消除光源对测量的影响,通过最小二乘法拟合水中油的质量浓度和相对荧光强度之间的关系,反演得到水中油的质量浓度。试验结果表明,该系统在0~60 mg/L内的水中油测量应用上具有较高精度,线性度为99.96%,为安全用水和环境保护提供了可靠依据。

冲击大电流测试方法与实验研究

在电阻率测井和地层测试等过程中 ,为了提高对介质的探测深度 ,希望采用尽可能大的测试电流。但大电流的产生不仅增大了电源的技术难度 ,而且使整个系统的体积、功耗、成本都增大。文章提出了一种利用低能电源产生冲击大电流的方法 ,并且通过罗果夫斯基线圈对冲击电流进行了测试。理论计算和实验结果表明 ,这种方法可以得到较高的测量电流。此外 ,实验装置采用干电池供电 ,体积小 ,适合于井下有限空间中的测试 。

基于DSP控制的多路温度采集系统设计

设计了一种以数字式温度传感器DS18B20实现多路温度采集的系统。系统以DSP作为温度采集和控制的核心,结合DSP软件设计,能够实现多路温度信号的同时采集。该系统还带有RS 232通用串行接口,可实现与PC机的实时通信。整个设计电路具有结构简单、数据传输方便、多路温度采集所用时间短及实时性好等优点。

生产井储层流量在线监测装置研究

研制了一套生产井储层流量在线监测装置。该装置利用超声多普勒频差测量油、气、水的总流量，采用对环境无安全隐患的双能级x射线测量油、气、水的分相含率，采用电导式传感器实现高含水率情况下含水率的快速测量。在室内三相流实验系统上进行了实验，油、水流量的测量误差均小于±7％，气流量的测量误差小于±14％。

双阈值二元阵列信道中的随机共振特性研究

构建了双阈值2进制阵列信道,以输入输出互信息为指标,研究了不同噪声背景下,阵列信道中的随机共振现象。理论推导和数字仿真表明,在高斯噪声、瑞利噪声、单指数噪声、卡方噪声4种分布下,调节合适的输入噪声强度,则输入信号、阵列信道、噪声三者之间达到匹配,产生随机共振,并且随着阵列信道数目的增加,共振效果更加明显。最后分析了不同噪声背景下信道的误码率,通过调节噪声强度,误码率可达到最小值。

基于DSP的温度监测和显示系统的设计与实现

设计了一种以DSP为控制核心的温度监测和显示系统。该系统采用数字温度传感器DS18B20进行温度采集,以TM320240EFGW型液晶显示模块进行实时显示,以RS232通用串行接口与PC机进行通信。该系统具有电路结构简单、功耗低、实时性强、数据传输方便等优点。

Halbach阵列核磁共振多相流传感器参数优化与仿真

基于核磁共振的多相流测量,能有效克服传统多相流测量方法的局限性,是目前多相流研究领域的新方向。文中基于永磁阵列磁场理论,以磁通密度和均匀性为参数优化目标,采用COMSOL有限元软件进行Halbach磁体传感器的设计与仿真。仿真和理论分析表明,永磁源内外径比、组装块数、磁性材料是影响Halbach磁体性能的主要因素。本文针对2″油管的核磁共振多相流测量,优化和设计Halbach阵列参数,最终形成了性能优越、适用于2″油管的Halbach阵列传感器,解决了核磁共振多相流动态在线测量的重要技术问题。

基于EEMD的HHT多尺度油气水多相流动力学特性研究

经验模态分解容易造成噪声与模态之间的混叠现象,严重影响非线性、非平稳信号HilbertHuang变换多尺度频谱特性的准确性和有效性。为此,以集成经验模态分解进行Hilbert-Huang变换研究水平管道内油气水多相流的多尺度动力学特征。首先对泡状流、塞状流和弹状流3种典型流型的电导波动信号进行集成经验模态分解,消除噪声与模态之间的混叠现象,然后分析各级本征模态函数分量(IMF)的能量和多尺度频谱特性。研究发现,基于集成经验模态分解的多尺度频谱分析可有效揭示3种流型的非线性动力学特性,同时也为流型演化和识别提供重要的参考依据。

基于随机共振的任意大频率微弱信号检测方法研究

通用非线性随机共振系统(参数a=1,b=1)在检测微弱信号时受小频率参数和弱信号幅度的约束,给实际应用带来了很大困难。针对这一情况,提出了一种能够检测大频率微弱信号的随机共振检测方法,通过调整系数k改变非线性参数b,使输入弱信号满足共振幅度要求;调整系数R改变非线性参数a、b,将共振频率提高R倍,从而实现了大频率微弱信号的随机共振。通过理论分析和数值仿真,研究了系数k和R的调整方法、步长等,构建了一种可实现的大频率微弱信号检测方法。

电导法原油含水率测量传感器的模型优化与仿真

电导法原油含水率测量是基于阵列电极传感器的一种测量方法,电极系的结构与参数对传感器性能有着重要影响。拟研究电极系传感器结构的优化设计方法,在建立传感器电场分布理论模型的基础上,利用ANSYS有限元软件仿真电极系传感器不同参数下的电场分布,分析电极环宽度、激励电极对间距、测量电极间距等参数对传感器性能的影响。依据仿真结果,确定传感器的优化参数,并对传感器进行了灵敏度的模拟测试,测试结果显示:传感器灵敏度仿真结果与实际测试结果一致性较好;在高含水(大于85%)的油水两相流含水率测试精度可达3%。测试结果验证了传感器理论和仿真分析方法的有效性,为优化设计传感器提供一种有效的方法。