基于压电筒状叠堆的无线金属腐蚀探针设计及性能研究

基于压电筒状叠堆和压电阻抗技术提出了一种由压电筒状叠堆和金属杆组成的新型金属腐蚀探针。建立了多层结构探针纵向振动的传递矩阵模型,导出了电学阻抗方程,求得了第一阶谐振频率和反谐振频率,并与已有文献的特例结果进行了对比,验证了理论求解的正确性。此外,采用理论分析、人造定量腐蚀试验、温度敏感试验、加速腐蚀试验和无线阻抗测试试验系统地研究了探针的性能。研究结果表明:探针的第一阶谐振频率和反谐振频率随着杆长减小而增大,随着腐蚀天数的增加而增大,随着温度的增大而减小;无线阻抗系统测量的阻抗谱与传统阻抗分析仪的测量结果一致性较好。研究成果为开发无线定量测量的新型金属腐蚀探针提供重要参考。

基于注意力机制和卷积神经网络的测井图像裂缝分割方法

成像测井解释中裂缝解释是油气田开发地质研究的重要内容之一,然而裂缝分割一直以来是成像测井解释的难点之一。为此,提出一种新的融合了注意力机制的测井图像裂缝分割方法。首先,在UNet分割网络结构的启发下,构造一种基于跳跃连接的卷积神经网络模型,提升了编码和解码部分的信息交换和信息融合,以提取裂缝丰富的结构信息。然后,为了对裂缝进行准确分割,在网络解码部分中的连接层后面加入了注意力机制模块,提升了网络捕捉裂缝全局信息的能力。最后,利用最小生成树算法修复了存在断点的裂缝,有利于更好地统计裂缝信息,实现后续的裂缝定量分析。相较现有的图像裂缝分割方法,该方法的分割结果无论在主观视觉上还是客观指标评价上都是最优的。实验结果表明,所提出的方法能够准确地提取出测井图像的裂缝信息,为后续裂缝参数的定量计算及测井资料解释奠定了良好基础,具有较好的实用性。

压电微型超声换能器阵列设计及焊缝检测应用

针对现有焊缝检测存在换能器尺寸大,带宽窄,成本高和应用灵活性差等局限,该文研制出一种八通道压电微型超声换能器阵列探头。阻抗频率和回波特性测试结果表明,理论模型能有效地指导超声换能器阵列设计,工作频率偏差不超过2%,-6 dB相对带宽可达87.85%。利用探头实现了对25 mm厚度的标准对接钢板试块内部缺陷的准确识别,检测分辨率优于1 mm。该探头体型小且各阵元能独立或协同工作,扫描模式应用灵活,可为焊接钢板的健康监测提供技术参考。

随钻测井数据有损压缩算法改进探讨与应用

常规随钻测井一般采取泥浆脉冲传输技术,泥浆脉冲传输技术数据传输速率受限于自身的编码、解码及算法方式,已经难以满足日益增长的钻井工程数据传输需求,而常用于随钻测井的差分脉冲编码调制算法主要存在两个方面的缺陷:当原始数据变化剧烈时,部分解码数据误差较大,导致该部分解码数据不可信;另外,其压缩倍数较低。由于数据压缩技术有助于在保持泥浆脉冲传输技术硬件不变和信号传输速率不变的情况下有效提高其数据等效传输速率,文章对差分脉冲编码调制做了改进,将非均匀量化与均方根传播梯度下降法相结合,有效减小了解码数据的误差,并利用Huffman编码对非均匀量化编码结果做进一步压缩来提高压缩倍数。经过生产测试,结果表明:本文算法对电阻率数据和伽马数据的等效传输速率达到1.588 bit/s和1.782 bit/s,高于差分脉冲编码调制算法的1.164 bit/s和1.163 bit/s,压缩倍数分别达到了2.73倍和3.06倍,高于差分脉冲编码调制的2.00倍。同时,解码数据与采集数据信噪比分别达到27.97 dB和26.62 dB,高于差分脉冲编码调制的23.66 dB和19.15 dB。由此可见,本文改进算法在有效提升了差分脉冲编码调制的压缩倍数的同时减小了解码数据误差,对于提高泥浆脉冲传输技术在同样硬件条件情况下的等效传输速率具有重要意义。

智慧变电站环境测控系统设计

随着我国经济的高质量快速发展,国民经济发展对电力的需求与日俱增,稳定电力供应成为必不可少的重要环节。变电站作为电力传输枢纽,其发展对保障整个国家的发展和社会稳定起到关键作用,综合传统变电站的不足,以实时监测和远程控制为目的,设计一款以STM32F103C8T6为主控芯片的测控系统,结合模块化的拓展,通过对数据进行处理和指令下达,做到实时稳定变电站内部环境温湿度条件。

声频应力波实时检测分析仪

针对目前国内桩基和锚杆质量检测仪的不足,采用CPLD+DSP+ARM硬件平台,对声频应力波信号进行24位/1M的浮点采集,应用小波变换和Hilbert变换对声频应力波信号实时处理,提取声频应力波的瞬时信息,实现快速、准确的无损检测,提高了现场测量的准确性和效率。通过高速公路上的锚杆质量检测,验证了该仪器性能。

一种新的最大间隔分类器的求解算法及其在测井岩性识别中的应用

首先介绍了尺度不变凸壳的概念,提出当2个凸壳独立时,可以通过求解2个凸壳的最大间隔来建立一种新的分类器。然后通过论证尺度不变凸壳与最小闭球的关系,提出了利用最小闭球求解分类器的快速算法。通过对测井岩性识别的试验表明,与已有的方法相比,在取得相同分类成功率的同时,该算法的核估计次数和训练时间明显减少。

基桩质量智能提取模型研究

针对声波反射法检测基桩质量的应用,提出了一种智能提取模型.该模型首先选取标准样本信息对系统进行训练,并提取适合于测量环境的模型参数;然后将参数输入到由FFT变换、小波去噪、Hilbert变换组成的混合模型中,提取由反射波引起的瞬时相位突变点,实现对被测基桩的缺陷位置和长度的检测.将该模型应用于水电站锚杆锚固质量检测,实测结果为:平均长度测量误差和平均缺陷定位误差分别为2.5%和2.1%,大大优于常规方法,且能在现场实时给出测量结果.

锚杆锚固质量检测仪应用软件在Arm-Linux下的实现

针对传统的锚杆锚固检测仪器基于X86框架下的DOS平台实现的不足，提出了一种基于Arrn-Linux的解决方案，并在Linux下利用QtDesigner对锚杆锚固质量检测仪的应用软件进行了设计，详细介绍了主要功能模块的实现过程。结果表明，基于此方案设计的锚杆锚固检测仪器具有测量精度高、体积小、功耗低和操作界面友好等优点。

基于单片机的传感器实验教学平台设计

设计了一种基于单片机的传感器教学实验平台,介绍了该平台的硬件组成和软件编程,以基于无线网络的悬臂梁共振阻尼实验为例说明了实验教学的设计流程。该平台采用STM32为核心的基础板,配备了其他的扩展板可以实现单片机实验、感测技术实验和综合创新实验。单片机实验和感测技术实验将《C语言程序设计》《单片机原理与接口技术》《感测技术》课程内容贯通起来;综合创新实验一方面可以灵活掌握《单片机原理与接口技术》和《感测技术》内容,另一方面可以作为城建学科中共振实验教学中的远程实验演示平台。该设计既能完成基础实验内容,也能为学科竞赛、毕业设计提供实验平台。

基于高速单片机的曼彻斯特码数据采集系统的实现

采用C8051F020高速单片机实现了曼彻斯特码数据的编码和解码,设计了基于ISA总线的曼彻斯特码数据采集系统。该系统采用软件编程的方法实现PCM3508曼彻斯特码数据的编解码,具有硬件电路简单、可维护性好、易于扩展等优点,较好地克服了传统数控测井地面采集系统采用专用芯片实现曼彻斯特码数据的编码、解码的不足。另外,由于采用了高速单片机,该系统能够满足较高传输速率的曼彻斯特码数据的采集要求。

浅议大学生科研能力培养

培养大学生的科研创新能力是高等教育的一项重要内容。目前大学本科生普遍存在创新意识缺乏和科研思维能力不足,应从培养大学生科研思维能力,帮助学生进行科研选题以及指导学生完成科研成果等方面培养学生科研能力。

随钻超声井径测量系统设计与实现

在钻井过程中,井径是工况异常和地层信息识别的重要参数。准确的井径测量有助于区分“掉块”卡钻与“岩屑床”卡钻以及分析判断地下岩层裂缝、套管损坏的位置及变形情况等。针对目前国内随钻超声井径测量方法存在的盲区大、探测距离短和不适应高密度钻井液环境等不足,设计了一种单周期双极性脉冲发射电路,在保证超声换能器发射功率的前提下,减小了井径测量盲区;提出了基于时变的分段式回波信号补偿方法,以适应高密度钻井液环境下的大范围测量;使用改进型的相关检测算法提取超声反射首波过时,进而计算得到准确的井径值。最后,对上述技术和相应电路进行了实验室测试和现场试验。结果表明,在高密度的钻井液环境下,该系统仍能有效地测量到明显的回波信号,减小测量盲区,扩大测量范围。

一种PCM/DTB井下信号格式转换短节的实现

文章针对PCM数据传输格式的测井仪器与EILOG05系统配接需求,介绍了一种PCM/DTB井下信号格式转换短节的研制过程,系统采用FPGA作DTB总线时序控制和单片机软编解码的实现方案。通过俄罗斯感应仪与EILOG05的配接试验验证了方案的可行性,具有推广价值。

CAN总线在测井仪器升级改造中的应用

为适应快速组合测井平台数据传输的要求,国内大多数遥传传输速度也由100 kbit/s升级到300 kbit/s或500kbit/s,井下仪器常用的DTB总线已不能满足快速组合测井平台数据传输的要求。本文介绍了一种采用CAN总线对传统井下仪器的总线结构进行升级改造的方案;详细介绍了利用C8051F060控制器及其内部集成的CAN核实现井下仪器CAN子节点的过程。试验证明基于此方案升级后的井下仪器系统连接线少、可靠性高、传输速率快、扩展灵活,具有较好的应用前景。

一种多功能井下信号转换适配器的设计与应用

为实现不同生产厂家仪器的组合测井,经常需要设计各种不同的信号格式转换器。提出并实现了一种小体积、低功耗、多功能的信号适配器,实现PCM/DTB、PCM/CAN、DTB/CAN信号之间的转换。系统采用FPGA作为DTB总线的时序控制,集成CAN协议控制器的单片机C8051F060作为CAN总线驱动和PCM信号的软编解码。通过俄罗斯感应测井仪与中国石油集团测井有限公司研制的EILog快速与成像测井系统的挂接试验验证了系统设计的可靠性与优越性。

基于手机平台的无线网络控制系统设计

为适应物联网和智能家居对无线网络控制终端的需求,结合手机高普及率得天独厚的条件,充分利用MTK平台的高集成度和可二次开发的特性,提出并实现了基于手机平台的无线网络总控制终端.测试结果表明,基于手机平台的无线网络控制终端的设计方案切实可行；与同类产品相比,具有价格低廉、开发周期短的优点,具有很大的推广价值.

声波远探测发射电路系统设计

声波远探测旨在将随钻测井探测范围从井周数米提高到几十米,其对于及时识别前方“甜点”及储层边界,为调整井眼轨迹提供参考,具有重要的工程意义。声波远探测的关键技术之一在于声波发射系统的性能,传统的声波激励技术因宽频与小体积无法兼顾、能量转换效率低等不足而无法满足声波远探测的需求。结合实际工程需求,开发了一套大功率宽频声波发射电路系统,作为随钻远探测声波探测器发射换能器的驱动电路,产生不同频率、能量可控的双极性脉冲信号,驱动低频发射换能器Valerie发射声波信号。测试结果表明,该系统可稳定输出双极性脉冲信号,信号幅度在200~3000V范围内可调,频率在200~2000Hz范围内可调;体积小,适合在随钻工况下工作;与同类技术相比,该系统所激励的双极性脉冲信号具有更高的工作效率,可应用于随钻远探测。

俄罗斯感应仪与EILog06测井系统的挂接

为满足俄罗斯感应仪与EILog06的挂接需求,研制了一种基于C8051F060高速单片机的PCM/CAN井下信号格式转换短节,将PCM3508信号编解码和CAN总线通信在一个处理器内完成。文章详细介绍了各部分接口电路及软件实现过程。试验结果表明,基于此方案设计的短节结构紧凑、功耗低、可靠性高,能胜任俄罗斯感应仪与EILog06的挂接,实现组合测井。

基于三维地震数据的并行希尔伯特黄变换算法研究

为了对地震属性原始剖面中的细微构造特征或岩性界面进行较好的分辨和验证,一种改进的希尔伯特黄变换算法被采用。该方法首先对信号进行经验模态分解,对分解分量进行希尔伯特频谱分析。采用了最新的图形处理器(graphical processing unit,GPU)技术,将数据转换到GPU上进行并行处理,极大地提高了处理速度。实验结果表明,与基于CPU的方法相比,该方法计算速度提高了4倍左右。