在石油開采之前,首先要做的就是測井。通過測井來獲得各種石油地質(zhì)及工程技術(shù)資料,包括油源的位置和油源的方向,以及油氣水混合相的流動(dòng)特性與各相的組分含量,從而準(zhǔn)確獲得石油產(chǎn)量。光纖矢量水聽器是一種用于水下聲場探測的重要儀器,其測量靈敏度高,動(dòng)態(tài)范圍大,方向性優(yōu)良,用于石油測井中,可以探測地層微弱的三相流流動(dòng)噪聲信號(hào),對(duì)于三相流測井研究有重要意義。本文基于光纖相位調(diào)制基本原理,提出一種全光纖外調(diào)制型Michelson干涉水聽系統(tǒng)方案,基于此方案設(shè)計(jì)光纖矢量水聽器系統(tǒng),研制了同振型光纖矢量水聽器探頭,對(duì)探頭性能進(jìn)行了測試,并基于光纖矢量水聽器研究了其在流體流速測量中的應(yīng)用。主要內(nèi)容如下:1.提出了一種全光纖外調(diào)制型Michelson干涉水聽系統(tǒng)方案,該方案綜合了傳統(tǒng)內(nèi)調(diào)制和外調(diào)制的優(yōu)缺點(diǎn),將窄線寬光信號(hào)直接進(jìn)行高速相位調(diào)制,再通過非平衡式的Michelson干涉儀來保留載波信號(hào),采用大臂長差Michelson干涉儀,窄線寬激光器,在保證低相位噪聲的前提下進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍、可測帶寬和靈敏度。2.設(shè)計(jì)了一種同振型彈性柱體結(jié)構(gòu)的聲波敏感探頭,推導(dǎo)了該種結(jié)構(gòu)探頭的加速度靈敏度和諧振頻率的理論公式。仿真分析了彈性柱體材料和重要結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)探頭性能的影響,研制了一維同振型光纖矢量水聽器。對(duì)其靈敏度和指向性進(jìn)行了測試。其聲壓靈敏度最大可達(dá)-128dB,加速度靈敏度最大可達(dá)41dB,指向性2kHz處的凹點(diǎn)深度為27.2dB。3.基于全光纖外調(diào)制型Michelson干涉水聽系統(tǒng)方案優(yōu)化了PGC解調(diào)算法。仿真分析了PGC解調(diào)算法中的調(diào)制深度、濾波器的設(shè)計(jì)對(duì)解調(diào)系統(tǒng)的影響。并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了算法的正確性。4.設(shè)計(jì)并搭建了光纖矢量水聽器流速測量系統(tǒng)。通過相關(guān)譜分析,在實(shí)驗(yàn)室條件下測量出垂直管道水流速度,與理論符合。對(duì)比了不同傳感器間距下的測量結(jié)果,驗(yàn)證了相關(guān)流速測量中兩信號(hào)的相關(guān)性與傳感器間距的關(guān)系。
【學(xué)位單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TE151
【部分圖文】：

圖 1-1 SV-1 和 SV-2 型同振式矢量水聽器著同振型矢量水聽器商用化，人們又轉(zhuǎn)向研究聲壓差式的矢量水聽器。俄949 年起，C.H.里若夫、B.A.多普思克洛思等研究人員在三年的時(shí)間里成壓梯度水聽器。20 世紀(jì) 60 年代早期，莫斯科大學(xué)物理聲學(xué)組確定了聲壓器的制作方案。此后三十年時(shí)間中，俄羅斯一直致力于研究基于矢量水本理論、測試方法以及測試裝置，相關(guān)的生產(chǎn)矢量水聽器的專業(yè)機(jī)構(gòu)也[10]。 世紀(jì) 70 年代，光纖矢量水聽器在美國得到了廣泛應(yīng)用，如 AN/SSQ-53 型浮標(biāo)系統(tǒng)、VLAD 系統(tǒng)、AN/SSQ-77B DIFAR 定向浮標(biāo)系統(tǒng)以及戰(zhàn)略拖 SURTASS 都表現(xiàn)出了良好的性能。隨后，俄羅斯在中國、日本和其鄰海研制的光纖矢量水聽器進(jìn)行了測試。測試結(jié)果表明，在頻率為 1Hz-10H器的聲強(qiáng)信噪比比聲壓水聽器明顯提高，使得矢量水聽器在實(shí)際的應(yīng)用有競爭力[11-13]。 世紀(jì)末，人們將測量加速度的傳感器件封裝在一個(gè)剛性球外殼中，制做

圖 1.2 同振型加速度水聽器圖 1.3 一維柱形矢量水聽器水聽器是采用光纖來作為傳感和傳輸信號(hào)的一種水聲傳被新聞媒體所報(bào)道[15]。此后，由于其各種突出優(yōu)勢被重

4圖 1.3 一維柱形矢量水聽器聽器是采用光纖來作為傳感和傳輸信號(hào)的一種水聞媒體所報(bào)道[15]。此后，由于其各種突出優(yōu)勢被光纖水聽器如雨后春筍般出現(xiàn)，發(fā)展非常迅速，較常見的光纖水聽器，其傳感機(jī)理大部分是基于光學(xué)干涉的辦法實(shí)現(xiàn)的。在實(shí)際測量中，通過待

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前8條

1 陳桂英;劉慧敏;邢麗萍;張國軍;張文棟;;標(biāo)矢量水聽器陣列的定向性能對(duì)比研究[J];儀表技術(shù)與傳感器;2014年04期

2 梁利平;徐科軍;張然;張振;;閾值控制的電磁流量計(jì)偏置調(diào)節(jié)方法[J];電子測量與儀器學(xué)報(bào);2013年01期

3 周真;王強(qiáng);秦勇;;電磁流量計(jì)極間信號(hào)干擾的建模與分析[J];測控技術(shù);2012年01期

4 劉興斌;許建暉;黃春輝;胡金海;羅淑艷;;分流式電導(dǎo)含水率計(jì)兩相流流場數(shù)值模擬[J];油氣田地面工程;2011年11期

5 崔慶保;高臣;郭忠懿;;大慶油田產(chǎn)出剖面測井技術(shù)研究與進(jìn)展[J];測井技術(shù);2007年01期

6 李飛,王保良,黃志堯;對(duì)電磁流量計(jì)中干擾問題的討論[J];儀器儀表學(xué)報(bào);2005年S2期

7 潘平,鄭黎,陳良益,何俊華;干涉型光纖水聽器調(diào)制光源的一種實(shí)現(xiàn)方法[J];光學(xué)與光電技術(shù);2005年02期

8 曹家年,張立昆,李緒友,周華,穆海冰;干涉型光纖水聽器相位載波調(diào)制及解調(diào)方案研究[J];光學(xué)學(xué)報(bào);1999年11期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 饒偉;光纖矢量水聽器海底地層結(jié)構(gòu)高分辨率探測關(guān)鍵技術(shù)研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2012年

2 時(shí)勝國;矢量水聽器及其在平臺(tái)上的應(yīng)用研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2007年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前5條

1 張童心;基于頻率調(diào)制的光纖加速度計(jì)的研究[D];山東師范大學(xué);2015年

2 王凱;光纖干涉型水聽器PGC信號(hào)解調(diào)及應(yīng)用技術(shù)研究[D];天津大學(xué);2010年

3 邢世文;三維矢量水聽器及其成陣研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2009年

4 李金亮;三軸向電容式矢量水聽器的研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2009年

5 周昱;流量測量的相關(guān)算法的分析與仿真[D];華中科技大學(xué);2008年

本文編號(hào)：2823051