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基于超声波的泥浆密度测试机理的研究
作 者: 赵立志
导 师: 朱春波
学 校: 哈尔滨工业大学
专 业: 仪器科学与技术
关键词: 泥浆密度 超声波 泥浆电导率 检波法
分类号: TE256.7
类 型: 硕士论文
年 份: 2008年
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内容摘要
泥浆的参数在石油的勘探开发中占有极其重要的地位,半个世纪以来,石油的勘探技术一直在飞速的发展,但是对于泥浆参数的检测技术却一直发展很慢。密度和电导率是泥浆的重要参数,可是目前检测泥浆密度和电导率的仪器或者设备笨重、或者操作繁琐,这些都给现场测量带来了不便。针对泥浆密度测试,本课题对超声衰减法进行了比较全面的研究,并详细地探讨了超声波信号在泥浆中传播的衰减情况,建立了泥浆密度与超声回波信号的关系,对于泥浆电导率测试,本课题针对测量中的极化现象采用了交流电源,利用检波法进行测量,并改变了传统的试管式测量方式,用电极插入式方法进行测量,给测量带来了方便。本课题在深入掌握相关原理基础上,进行了以单片机Atmega16L为主控芯片的相应的硬件设计。在泥浆密度测试系统中,按照信号流程设计了超声波激发电路、接收电路以及对回波信号的处理电路;在泥浆电导率测量系统中,设计了正弦发生电路、测量电路以及峰值提取电路。在软件方面,本课题设计了A/D转化程序、中断服务程序以及显示程序。通过大量实验,本课题拟合出泥浆密度与回波电压幅值的关系曲线,并给出了相应的精度估计。
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全文目录
摘要 4-5 Abstract 5-8 第1章 绪论 8-17 1.1 课题背景及意义 8-9 1.2 国内外研究和应用概况与发展趋势 9-16 1.2.1 泥浆密度测试研究概况 9-12 1.2.2 泥浆密度测试应用概况 12 1.2.3 泥浆密度测试发展趋势 12-13 1.2.4 泥浆电导率测试研究概况 13-14 1.2.5 泥浆电导率测试应用概况 14-15 1.2.6 泥浆电导率测试发展趋势 15-16 1.3 本课题的主要研究内容 16-17 第2章 泥浆密度及电导率检测原理 17-24 2.1 泥浆密度测量系统 17-21 2.1.1 超声检测简介 17-18 2.1.2 超声波法测泥浆密度原理 18-21 2.2 泥浆电导率测量系统 21-23 2.2.1 检波法测泥浆电导率原理 22-23 2.3 本章小结 23-24 第3章 系统硬件设计 24-45 3.1 超声波泥浆密度测试系统 24-37 3.1.1 超声换能器 26-28 3.1.2 触发电路设计 28-30 3.1.3 超声波换能器激发电路 30-32 3.1.4 限幅电路 32-33 3.1.5 延时电路和选通电路 33-36 3.1.6 放大电路 36 3.1.7 峰值保持电路 36-37 3.2 检波法测泥浆电导率系统 37-44 3.2.1 正弦发生器设计与调试 38-39 3.2.2 峰值提取电路 39-44 3.3 本章小结 44-45 第4章 系统的软件设计 45-50 4.1 系统软件设计 45-49 4.1.1 显示程序的软件设计 46-48 4.1.2 A/D 转换程序及公式运算程序 48-49 4.2 本章小结 49-50 第5章 实验分析与处理 50-58 5.1 泥浆密度与回波幅值关系式拟合实验 50-55 5.1.1 实验数据 50-51 5.1.2 实验数据处理 51-52 5.1.3 精度估计 52-55 5.2 限幅电路输入与输出电压比系数测定实验 55-56 5.3 放大电路的放大倍数测定实验 56-57 5.4 本章小结 57-58 结论 58-59 参考文献 59-62 附录1 全部程序 62-67 附录2 测试系统电路图 67-68 附录3 单片机外围电路 68-70 致谢 70
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中图分类: > 工业技术 > 石油、天然气工业 > 钻井工程 > 洗井、固井、完井、油层损害与预防 > 固井工程 > 水泥浆性能测定与试验
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