發(fā)布時間：2018-04-06 01:03

  本文選題：互相關運算　切入點：螺旋式極板電容傳感器　出處：《吉林大學》2017年碩士論文

【摘要】：石油與天然氣是海洋礦產(chǎn)資源中最為重要的資源之一。海底石油儲量占全球石油儲量將近一半的比例,然而由于當前相關技術尚不成熟,還有很多亟待解決的技術性難題,海洋礦產(chǎn)資源并沒有被合理地開采與充分的利用。近些年各國不斷投入大量人力物力用以開采海洋石油資源,以期減小燃料緊缺的壓力。在進行海底資源開發(fā)的過程中,為了對各油井的油量與開采速度實現(xiàn)更好的控制與規(guī)劃,通常需要對運輸管道中的油氣流量與流速等流動參數(shù)進行實時監(jiān)測。油井中的資源輸出流通常為多相流,對于多相流體的測量,難點主要在于實現(xiàn)測量流體中各個組分的流量與流體速度的實時性。首先,為了測量流體中各個組分的流動參數(shù),考慮到開采成本,盡量采用“不分離”式組分測量方法,那么就要求選擇合適結構與尺寸的傳感器,使得傳感器在精度要求范圍內(nèi)能夠對流體產(chǎn)生的場有相對均勻的感應。其次,為了實現(xiàn)流體流速測量的實時性,需要優(yōu)化測量算法,并相應的選取高性能硬件,用以提高系統(tǒng)運算速度。針對多相流流量的測量需求,本文建立了一種雙螺旋極板式電容傳感器模型,對螺旋式電容傳感器的工作原理與特點進行了闡述與分析,詳細分析并確定了傳感器結構參數(shù)。螺旋式電容傳感器的誤差不超過2.5%。對于所測量的流體流速通常在20m/s至200m/s之間。工藝狀態(tài)通常在10m3/d到200m3/d的范圍內(nèi),壓力在0.7Mpa到2.0Mpa之間,溫度在25~80 0C之間。針對流速測量的實時性,討論了幾種快速互相關算法,主要包括串并行算法、粗略搜索和精確搜索相間隔的快速相關算法與利用快速傅里葉變換實現(xiàn)互相關計算算法的討論,對比了幾種算法的時間復雜度,最終選用快速傅里葉變換算法計算互相關函數(shù)。同時對互相關函數(shù)值的峰值搜索的算法進行了優(yōu)化,提高了搜索效率。并對算法進行了正確性驗證與性能測試。裝置設計中采用德國AMG公司開發(fā)的CAV424電容式信號檢測集成電路實現(xiàn)對傳感器的信號檢測,并通過STM32微處理器對采集得到的信號進行采樣與互相關計算,從而得出雙相流流速以及流量,最終將計算結果通過串口顯示。本文對流體的基本流型進行了概括性闡述,并對互相關函數(shù)與互譜密度的理論基礎做了相關論述。討論了互相關測速系統(tǒng)的精度與誤差,并對主要的誤差影響因素分別做了具體分析。最后利用MATLAB對典型仿真信號將互相關算法進行了可行性驗證,并對基于快速相關算法的測速裝置與互相關計算效率進行了測試。本文的創(chuàng)新點主要有以下:一、將雙螺旋極板式電容器應用在深海采油傳感器中,既可以保證與帶有腐蝕性流體的不接觸測量,方便外嵌在運輸管道外壁,又能保證傳感器具有均勻的靈敏度,當流體流經(jīng)傳感器時能夠產(chǎn)生相對均勻的場,在一定程度上簡化了對信號的處理與計算;二、用優(yōu)化的快速互相關算法與雙螺旋極板式電容器相結合,是測速系統(tǒng)達到可不接觸測量,并使測量系統(tǒng)達到實時效果。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TH814;O359

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本文編號：1717256