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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。

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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