低频电磁波在管道内检测外定位的应用

油气长输管道的安全检测已越来越受到人们的重视。管道内检测是最重要的管道安全检测方法之一。扫描检测需要实时确定检测位置,并记录以备检测完成后从地面准确的定位管道腐蚀缺陷的位置,因此准确的进行检测定位是管道内检测的技术关键。笔者提出里程轮内定位、工艺点（焊缝）修正、外定位修正、转角定位四步综合检测定位方法。其中外定位修正通常采用低频电磁波定位的方法对管道内检测器的里程计数进行修正米提高定位的精度。通过建立管道内检测外定位的模型,推导出管道内磁场强度的计算公式。采用美国ANSYS软件对该模型进行仿真,仿真结果与实验数据相符合。这对进一步了解低频电磁波外定位技术有重要意义。     

低频电磁的管道内检测器跟踪定位技术

针对管道内检测器在运行过程中的跟踪定位问题,提出了基于低频电磁的管道内检测器跟踪定位方法,分析了低频磁信号传播特性和发射线圈磁场分布特点,设计了搭载在管道内检测器上的低频磁信号发射机和手持式低频磁信号接收机.采用高磁导率坡莫合金管作为发射线圈磁芯,减少了涡流损耗,采用串联谐振提高了发射效率;设计感应式接收线圈,通过并联谐振提高了信号接收范围和信噪比.结果表明,该跟踪定位系统具有良好的稳定性和可靠性,接收信号具有对称特性.在实际工程应用中,该系统有效定位距离可达8 m,提高了管道内检测器跟踪定位范围.     

低频电磁波无线通信技术及在油田动态长期监测中的应用

为实时获得井下动态数据,方便技术人员及时采取各种措施,控制井下生产工具或优化设计方案等,提出了低频电磁波井下通信技术。通过对该技术工作原理和传输信道的理论分析,设计了低频电磁波无线通信设备,并进行了现场试验。试验表明,基于该技术的井下无线通信系统,在下入过程及下入后上传的温度和压力数据稳定,误码率低,数据真实可靠,具有传输可靠、设备成本低、操作简便的特点,有着广阔的应用前景。     

低频非均匀电磁波在导电界面的反射相角

基于非均匀电磁波在导电媒质中传播时其相移常数和振幅衰减方向的不一致性,根据电磁场边值关系建立了导电介质中电磁波的相移常数向量和振幅衰减向量方向的定量关系,实现了将相移常数向量和振幅衰减向量的两个方向统一用一个角度表示. 对于低频非均匀平面电磁波,给出了满足低频条件的低频非均匀电磁波在导电界面反射时的反射系数,利用低频非均匀电磁波在导电界面的反射系数导出了电场偏振化方向在入射面内和垂直于入射面的电磁波在导电界面的反射相角,确立了低频非均匀电磁波反射附加相角随入射角的变化关系. 由此发现：入射角在0°到90°范围内非均匀电磁波的反射波都存在附加相角,这与反射光的反射附加相角存在较大的差异.     

供水管道球形检测器超声波定位技术

针对自主研发的球形检测器在供水管道中的定位需求,设计了一种圆弧形复合超声波振子,基于压电方程,对其振动特性进行理论和仿真分析,得出主要振型和最优工作频率。研究超声波发射电路与复合超声波振子之间阻抗匹配设计,实现最优的超声波能量转换驱动效率。基于小波变换包络检测方法的超声波信号检测技术,计算得出超声波信号传输的精确时间,实现了球形检测器定位系统。经测试,100 m管道长度静态测距定位精度误差约为2%,动态定位距离达到170 m,与惯导数据计算距离之间误差不超过6%,符合球形检测器在供水管道中的实时定位需求。     

油气管道堵塞检测及定位技术研究

针对油气输送管道中的堵塞现象,提出利用管道堵塞前后两端压差的剧烈变化,以及利用管道两端压力的模拟值与实际测量值的差异来检测管道的堵塞,提出通过检测管道水力坡降曲线奇异点的方法确定油气管道的堵塞位置的原理和方法,通过采集管道两端运行参数,并建立管道运行的数学模型,对管道实施仿真,获得整条管线的水力坡降曲线,再应用小波变换对管道的水力坡降曲线进行奇异性检测,而管道水力坡降曲线的奇异点将对应管道的堵塞位置.该方法具有所需设备少,操作费用低,操作简单等优点,优于现有管道堵塞位置确定方法.     

管道内检测导航定位技术

针对管道内检测器在管道运行中的定位问题,提出了一种利用导航定位系统进行管道内检测器定位的辅助方法.当管道内检测器进行管道检测时,在管道内检测器上加装惯性导航器件（IMU）构成导航定位系统,将获得的导航定位信息和速度修正信息存储在存储器中.利用导航算法对数据进行处理,采用卡尔曼滤波器对误差进行修正,分析得出管道内检测器的姿态变化和位置变化信息.实验结果表明,通过计算能够获得实验模型运行的姿态变化信息,描绘出实验模型的行进轨迹,分析出实验模型对于初始位置的地理坐标变化情况,为工程实验提供了更多的参考信息.     

天然气管道泄漏点的定位检测方法研究

将负压波法应用到天然气输气管道的泄漏检测与定位中，分析了影响负压波传播速度的因素，修正了定位公式，利用小波技术对负压波信号进行了消噪处理并捕捉了压力突降点，提高了检测灵敏度与定位的精度，仿真实验证明了此方法的有效性．     

管道泄漏检测及定位技术的研究现状与发展方向

随着石油、天然气等工业的发展,管道输送在国民经济中的地位越来越重要.然而,石油、天然气具有易燃、易爆的特点,一旦发生泄漏,极易造成火灾、爆炸等恶性事故.因此对输配管网的实时泄漏检测和定位显得异常重要,也是目前亟待解决的问题.系统介绍了泄漏检测和定位方法的研究现状,并指出了泄漏检测和定位技术的发展方向.     

基于球面阵的低频噪声源定位识别方法

针对小尺度空心球阵列在低频范围内空间分辨率差及其“零点”位置对应频率定位不稳定问题,本文提出了基于虚拟球面阵的噪声源定位识别方法。在声场重建理论逆问题的基础上研究了虚拟球面阵扩展方法,得到比原有球阵更大孔径的虚拟球阵列;将原始阵列与虚拟阵列组合成双层球面阵,在球谐域中采用“分阶-选择”和“声压-振速”2种联合处理;通过球谐函数展开波束形成算法验证以上虚拟球阵及其与实际球阵联合处理后的噪声源定位识别效果。仿真及试验结果表明：本文方法可有效地获得虚拟大孔径空心球阵列,虚拟阵列及其与实际球阵通过联合处理方式获得的虚拟双层球阵均能够有效提高球阵列的低频空间分辨率,同时也解决了原实际空心球阵列的“零点”问题,提高了噪声源定位识别精度。     

碳基吸波材料的研究进展

为了研究铁氧体的电磁性能以及铁氧体引入量的质量分数和样块厚度对材料性能的影响,以玻璃和陶瓷造粒料为基料,炭黑为发泡剂,引入铁氧体,经过球磨、烧结、发泡、退火工艺后制备出泡沫吸波材料. 结果表明:900℃处理对铁氧体的电磁性能无明显影响. 铁氧体引入量的质量分数为5%和10%的吸波性能优于铁氧体为15%和20%引入量的吸波性能;研究初步显示,该结果是由于铁氧体的引入影响多孔材料的泡孔结构. 铁氧体引入量的质量分数为10%时,材料的吸波性能随着样块厚度的增加而增大;样块厚度为50mm时,材料的有效吸收带宽(反射率小于-10dB)达18GHz,反射率低至-23.4dB.

     

基于神经网络的气体管道泄漏检测与定位

针对建立气体管道准确机理模型比较困难的问题,提出基于压力时间序列的神经网络来进行气体管道泄漏检测与定位的方法。针对管道的流量测量的精度较低且安装流量计会破坏管道原流场的问题,提出采用主动施扰法检测气体管道不同位置的压力信号,利用压力时间序列神经网络获取泄漏点的位置信息和泄漏量信息,并通过实验分析泄漏位置不同和泄漏量大小对检测精度的影响。实验结果表明,该方法能实现气体管道泄漏检测与定位,并且精度较高。     

电磁式大功率水下超低频声源研究

针对超低频声源辐射功率与体积、重量间矛盾的问题,提出了一种采用电磁式激励的大功率、小尺寸、活塞式水下超低频声源.从平面活塞辐射特性研究出发,建立电-磁、磁-力、力-振动转换模型,利用Matlab/Simulink仿真模块和电磁有限元仿真软件Ansoft对电磁驱动的动态特性进行了仿真,分析了声源驱动电流、驱动力、振动位移...     

基于坐标变换的管网生成及其光滑技术

从介绍世界坐标系和局部坐标系的转换关系出发,重点介绍了管网的直线部分建模和管网衔接处的光滑技术,提出了一种基于空间变换的技术来绘制管网,并运用一种新的曲线光滑算法实现了管网拐角处的光滑,该算法方便高效,能产生逼真的效果,并给出了加快三维显示速度的方法,实现了管网的大规模实时建模。     

基于共源共栅反相器的极低功耗Sigma-Delta调制器设计

为了满足穿戴式医疗设备中低功耗、高精度的模数转换应用需求,设计一种基于共源共栅反相器的低功耗14 bit/500 Hz Sigma-Delta调制器电路.在低电源电压环境下,该电路采用栅压自举开关完成了高精度的信号采样.利用共源共栅反相器替换传统Sigma-Delta调制器的跨导放大器（DTA）,有效降低了电路功耗.电路采用SMIC 0.13 μm 1P8M 混合信号工艺实现,测试结果表明,在供电电压为0.6 V、时钟频率为256 kHz、信号带宽为500 Hz内,Sigma-Delta调制器输出信号最大信噪失真比为69.7 dB,有效精度为11.3 bit,功耗仅为5.07 μW.     

应用负压波法检测输油管道的泄漏事故

针对输油管道的具体情况,基于负压波原理,研制了一套输油管道泄漏检测系统.提出了负压波法泄漏检测需要解决的关键技术,即如何确定负压波的传播速度;如何确定负压波到达管道两端的时间;如何统一数据采集系统的时间,并给出了相应的解决方案,将小波变换、GPS校时等先进技术应用到系统中,实际应用表明,系统性能稳定可靠,能对输油管道的突发性泄漏做出迅速反应,泄漏定位精度高(管长的1%以内),所需硬件设备较少,投资额度底,满足工程应用要求,有广阔的应用前景.     

基于频域分析的脉搏波信号研究

在人体血液循环系统中,推动血液流动的能源来自心脏的搏动。采用现代测试技术理论,从能量传递的角度,对系统的激励和响应特性进行了理论分析。指出在动脉管壁上测得的压力波信号,作为血液循环系统对心脏搏动激励的响应,含有反映人体健康状况的信息,并进行了实验研究。     

基于中心频率检测的应答机载波捕获技术

针对基于理想型积分环路滤波器的二阶锁相环在无信号输入时,环路中心频率会随热噪声发生漂移的问题,研究了卫星星载测控应答机的载波捕获技术.为解决无信号输入下的环路中心频率漂移问题,在基于正交欠采样技术及全数字载波恢复环的接收机结构基础上,通过一级中心频率检测器控制环路.当检测到上行信号时闭合环路,避免了接收机中心频率在无信号输入时随热噪声发生漂移.给出了中心频率检测器的设计方法,分析了检测器漏检概率和误判概率之间的关系,并在此基础上给出了检测器的具体参数选择依据.     

矩形隧道中的金属支护立柱对电磁波截止频率的影响

把矩形隧道看作矩形波导，利用有限元法分析了矩形隧道中的金属支护立柱对电磁波截止频率的影响。并得到数值结果．金属支护立柱的存在使TE波模的截止频率摩低，而使TM波模的截止频率升高，而且金属支护立柱的排数和高度对电磁波模的截止频率也有影响．