一种时域电磁法剩余油探测装置的参数研究

提出了一种非接触式剩余油探测装置的参数设计方法.通过两种观测装置在均匀介质中时域电磁响应特性的对比,确定了最佳观测装置结构.分析了发射信号脉冲宽度和关断时间对响应信号的影响.研究了发射线圈电性与实际发射波形关断时间的关系,提出了发射线圈参数的选择原则.讨论了斜阶跃波激励下接收线圈的过渡过程,并给出了匹配电阻和接收线圈分布电容的估算方法.根据分析结果最终设计了装置参数并进行了室内实验.结果表明,不论从响应信号幅度还是延迟时间,均可对不同电导率的介质进行有效识别,为今后时间域电磁法剩余油探测的井下实验奠定了基础.     

基于ABAQUS的煤矿应急无线通信中继器设计

针对煤矿井下事故发生后,通信系统遭受毁灭性的破坏,搭建安全可靠地无线通信系统成为井下救援机器人实施救援工作的重要问题。组建可靠地通信网络就需要适应井下复杂环境的稳定通信装置,结合理论分析,基于ABAQUS软件,借助有限元分析方法对井下"不倒翁"无线通信中继器动力学分析。通过仿真实验表明,不倒翁型无线中继器结构满足事故井下复杂多变的环境,有效的提高了通信设备在井下运行的安全性。     

基于电磁检测机理的井下环空流量测量方法研究

复杂油气藏的开采面临严重的溢流、漏失等钻井事故风险,实时监测近钻头环空流量信息可以在事故早期发现工况异常,有效降低井控风险。对钻井过程中的环空流量电磁测量方法进行了研究,首先对基于法拉第电磁感应定律的井下环空流量电磁测量方法的测量原理进行了研究;其次分析了井下环空流量电磁测量系统设计思路,详细推导了其虚电流密度分布及其机械结构力学模型;然后,通过有限元仿真软件进行励磁线圈结构优化及主体力学分析得到测量系统的最优结构;最后,搭建井下环空流量电磁测量地面原理样机并进行实验测试验证。实验结果表明,电磁测量原理样机测量精度在1%左右且安全系数大于9,可以满足井下环空流量测量的需要。本文完成的井下环空电磁测量方法,对于后续井下环空流量测量方法的实现以达到早期井控的目的,继而降低钻井风险具有指导意义。     

一种高层建筑消防救援的方法及其装置设计

在简要叙述了现阶段高层建筑消防的主要存在问题及其消防装置缺点的基础上,提出一种新的高层建筑消防救援方法及其装置设计方案,即利用基于电磁发射技术的抛射装置,将消防救援装备以较低的速度由高层建筑的窗口发射到其内部供给消防队员和被困人员开展灭火救生行动。详细叙述了抛射器的结构原理和缓降救生装置的结构方案。     

基于无线传感的井下搜救机器人监测系统

针对我国煤矿多为井下人工开采,安全事故频发,而救援行动因各种因素受到限制,故提出采用井下搜救机器人在事故发生后及时进行生命探测并监测井下煤矿巷道环境,便于救援人员根据现场情况制定救援措施,以及为被困人员提供逃生路径信息,无线传感技术的应用提高了系统的可靠性,对于展开快速、有效地救援,减少人员伤亡具有重要意义。     

高温高压井下压力传感器的补偿与校正

潜油电泵、油藏监测、智能井等系统需要对井下压力进行长期在线监测,压力测试装置是其一个重要组成部分,是反映采油井实时状况的一个重要参数。井下温度随着深度的增加变化比较大,选用硅压阻式传感器存在温度漂移和线性误差,因此需要对压力传感器进行温度补偿和线性化校正。由于井下环境比较复杂,井下采集电路没有CPU进行处理,因此采用软件温度补偿与校正不易实现。经分析研究采用MAX1452信号调理芯片对压力传感器进行补偿与校正,能使压力传感器的精度达到0.1%。本文主要分析与研究MAX1452的补偿原理和实现方法,经试验分析得出经补偿校正后的系统在-40~125℃的温度范围内输出电流具有很好的线性度。     

基于恒流源的矿用隔爆兼本安型瞬变电磁发射机研制

由于瞬变电磁技术对水体反应灵敏,已被应用于煤矿井下水害探测。为提高探测精度,研究了恒流发射技术,采用脉冲宽度调制与功率场效应管结合,保证发射电流在探测过程中保持恒定;为提高二次场强度,采用了电感反向截断技术,利用电感中电流突然关断产生反向高压原理,缩短电流关断时间;通过外部中断与微控制器内部定时器配合,记录发射电流关断时间;采用隔爆兼本安型结构设计,保证仪器在井下安全使用。最后通过实验室测试和充水巷道探测,验证了仪器的准确性和有效性。     

激光引信方位探测系统中雪崩管自调节驱动电源设计

针对激光引信方位探测系统光学接收机中雪崩光电二级管(APD)工作温度严重影响其电流增益和信噪比的问题,结合APD的工作特性,分析了输出电压自动可调APD驱动电源设计的必要性.通过对高压发生电路建模分析,总结出开关元件导通截止时间与输入输出电压的关系,从而设计了一种以温度传感器和微处理器(MCU)为控制单元的输出电压可自动调节的APD驱动电源.最后对分析与设计进行实验,实验结果表明该设计有效可行,满足激光引信方位探测系统中APD对驱动电源的要求,使其具有高倍的电流增益和大的信噪比,且工作稳定可靠.     

毫米波雷达的汽车盲点检测系统研究与设计

汽车主动安全是一种使汽车在事故可能发生时能够主动采取措施,避免事故发生的技术。盲点探测系统作为汽车主动安全系统的重要组成部分,在车辆进行并道或超车时,能有效降低因视觉盲区发生的事故。针对车辆行驶过程中后视镜存在的盲点问题,研究和设计了基于毫米波雷达的盲点检测系统,主要对系统的雷达信号处理部分做了分析与研究。采用三角波线性调频连续波能有效解决速度距离耦合现象,并对实验数据进行了仿真分析,实验结果表明方法的有效性。     

特高压直流输电线路对飞机导航台的影响分析

特高压直流输电线路具有铁塔高、电流大的特点,而导航台为了给飞机提供准确的方位和距离,对周边建筑物高度及电磁环境都有严格要求。鉴于此,对特高压直流输电线路毗邻导航台时的影响进行了专题分析,并采取类比测量的方式进行了验证。     

基于虚电流理论的电磁流量传感器权重函数分析方法研究

采用Bevir提出的虚电流理论对权重函数进行分析,并与Shereliff权重函数进行对比。根据虚电流分析的结果,用Ansoft Maxwell 3D电场求解器对安装不同电极的矩形测量管进行仿真分析,选择合理的电极结构。分析结果表明,虚电流分析方法比权重函数分析方法具有更好的应用价值,在电磁流量传感器结构分析优化中通过简单的方法得到理想的结果。     

修井工艺新技术及其应用

随着油气勘探工作向非常规油气储层推进,井下事故经常发生。对复杂井下事故的原因进行了分析,并对六种修井工艺新技术的原理与应用进行了介绍。     

基于回线型结构的大电流精确测量装置

本文设计了一种适用于测量航空电磁发射机发射电流的大电流采样电阻装置,在测量航空电磁发射机发射电流时,为了减小PWM控制策略及外部环境造成的干扰影响,需要一种零电抗的采样分流电阻。对奥地利国家计量院BEV和加拿大NRC联合研制的套筒型大电流分流器进行了改进研究。用有限元分析法计算了回线型结构电阻的电感与结构的关系,并且实际制作了该结构的4种样品,进行了实际测量;证明了有限元方法得出结论的正确性,并最终确定了一种采样电阻的尺寸。测试结果表明,与过去采用的直板型采样电阻结构相比,失真度提高了一个数量级。同时此测量结构还适用于其他快速变化大电流的测量场合。     

超宽门幅织机电磁发射引纬机构结构设计与磁场分析

电磁发射技术在工业装备领域已显示出了巨大的应用潜力,针对超宽门幅高速自动织机引纬难的问题,提出基于电磁发射的超宽门幅高速织机引纬方法,依据引纬工艺要求,建立夹纬器运动模型;对电磁发射引纬机构的结构进行分析设计,建立初始发射速度、电磁发射力等发射性能和引纬机构结构参数的分析计算模型,主要包括发射线圈安匝数、发射电流以及线圈长度等。试验时,电磁发射引纬模型线圈长度累计500 mm,引纬初速度达65 m/s,设计达到预期目标。     

电磁探头的瞬变发射电流采集电路设计

瞬变电磁仪器发射时向发射探头提供一定强度的脉冲电流信号,测量电路对探头的发射电流实时监测并把数据上传。所设计的电流采集电路利用了大功率电阻对发射电流信号进行取样,然后把电压信号输入放大器进行减法、加法运算得到可表征电流强度的电压模拟信号。因电路设计把数字地和模拟地进行隔离,又采用线性光耦变送模拟信号,最终输出到单片机处理器A/D端口,进行软件编程实现了处理器对电流信号的实时采集。电流采集电路进行了实验测试并验证此种技术方案可行,在对电磁探头进行发射性能检测时可利用此电路记录发射电流。另外,在研制瞬变电磁测井仪器时,此项电流信号采集技术可向仪器的电路方案设计提供一定的科学借鉴。     

新产品技术

井下救援机器人研制成功可以进行生命探测具有生命探测功能的井下探测救援机器人在山东省科学院研制成功,并于2009年11月30日通过了专家鉴定。自然条件差、高瓦斯矿井多等诸多因素导致我国煤矿事故频发,而在煤矿事故的抢险救援中,因为事故矿井巷道情况复杂、有毒有害气体集聚等原因,次生事故极易发生。自2006年至2009年,山东省科学院自动化研     

随机变刚度电磁支撑装置支撑特性分析

为研究动态电磁关系对随机变刚度电磁支撑装置支撑特性的影响,建立了电磁支撑装置支撑特性的数学模型,采用类比推理方法分析了动态附加支撑刚度和阻尼参数对电磁支撑刚度特性的影响,得到了随机电流与偏置电流合理匹配关系和随机电流变化频率的合理取值范围。数值仿真计算表明只要电磁支撑装置的工作参数取值合理,完全可以忽略附加支撑刚度和阻尼参数对电磁支撑刚度特性的影响,满足支撑刚度参数随机变化特征的要求。     

高精度电磁标定力的产生及其特性分析

高精度标定力的产生是微推力高精度测量的关键之一。电磁力具有非接触、结构简单、容易控制等优势,成为微推力测量系统有效的标定力产生方法。针对微推力测量对于电磁标定力的性能要求,研究了磁铁与线圈之间相对位置变化对电磁力大小的影响关系,通过仿真计算得到了轴向距离、径向偏差、相对倾角变化下的电磁力输出特性:相对倾角、径向偏差不为0时,电磁力均会变大,且关于磁铁中心轴线具有对称性,沿轴向距离,电磁力先增大后减小。基于天平称重法,设计了可三维调节的电磁力测量装置,提出了轴向距离、径向偏差、相对倾角的归零调节方法;获得了电磁力较为完备的力学特性,通过分段拟合方法,解决了在较小标定力时相对误差较大的问题,确定了电磁力及电流的控制关系及相对位置变化范围;提出了不敏感角、不敏感径向偏差、不敏感轴向距离区间等新概念,为电磁力产生装置的性能表征提供了具体参数。     

一种浅地表探测收发天线的设计分析

通过对浅地表电磁探测系统的探测原理和收发天线的结构及参数研究,分析了频率域浅地表探测系统的工作原理。论证了利用磁场z分量间接探测浅地表地下介质电性结构的可行性。利用MATLAB对发射接收天线进行理论计算,分析了收发天线设计的关键问题;重新设计了探测系统所需的发射和接收天线,采用并联结构使发射天线效率有所提高,接收天线采用8字形结构,从结构上实现一次场的屏蔽,同时,避免了引入参考线圈使结构和计算复杂。通过实际测试,能够辨别出埋藏于土壤9 cm处的2 g电阻率异常体。最后,总结了埋藏深度、有无土壤对探测数据的影响。为浅地表探测天线系统的改进及近地表电磁成像系统研制提供依据及参考。     

微细电火花加工中电极损耗机理的研究

微细电火花加工中,因电极损耗引起的电极尺寸和形状的变化严重影响被加工工件的尺寸精度和形状精度。在实验基础上分析了电极损耗的变化过程,并借助有限元方法和电磁理论研究了产生电极损耗的机理。研究表明：电场集中是棱边损耗的根本原因,一定阶段后电极形状趋于稳定;击穿放电产生的超高频电流使电极横截面上的电流在边缘的集中是发生二次放电的主要根源。