油气生产井中瞬变电磁法接收技术研究

目的研究瞬变电磁法应用于油气生产井测井领域时,接收线圈的瞬变电磁响应特征,为生产井瞬变电磁法接收线圈的参数设计提供理论依据。方法通过对井中接收线圈等效电路的理论分析,详细讨论了斜阶跃波激励下,接收线圈上一次场与二次场的变化规律,深入研究了井中全程瞬变电磁响应的过渡过程及其影响因素。结果接收线圈过渡过程的存在,使一次场响应在感应段和衰减段均发生了畸变,而二次响应则在发射电流关断后出现幅值变小、达到极大值的时间延迟等现象。为缩短线圈的固有过渡过程,应采用接入匹配电阻的方法使接收线圈工作于临界阻尼状态,同时尽量增大线圈的阻尼系数。结论该方法为井中瞬变电磁响应信号的正确判断与识别奠定了良好基础。     

基于生物安全性的无线能量传输系统接收线圈优化设计

分析了电磁生物安全性和人体内接收线圈温升安全性对无线能量传输系统的接收线圈设计带来的约束,建立了以能量传输效率为目标函数、以安全性和能量需求为约束条件的最优化模型,以实现接收线圈的优化设计.应用最优化模型对胶囊内窥镜的接收线圈进行优化设计,实验证明了该方法的可行性.
     

瞬变电磁法在浅层勘探中的研究及应用*

对瞬变电磁法多匝小回线观测系统的物理实验。实验分为两步;首先,对同一回线装置的不同匝数的发射线框进行实验观测。其次,对发射与接收线框匝数相同的重叠回线装置进行观测试验。将实验数据处理,绘制出两种设备在不同匝数的线框的接收信号与线圈匝数关系图;多测道剖面图、电阻率测深图,对比两者的实验效果,分析两种设备装置的相似性和差异,讨论了同一回线与重叠回线两种装置的优劣;然后选定同一回线的最佳线框匝数的装置进行面积勘探,实验表明瞬变电磁的小回线装置在浅层勘探的效果显著,为瞬变电磁法在浅层勘探时的装置类型的选取提供一定的理论依据。     

透过皮肤的电磁耦合

设计了应用于神经功能恢复微电子植入系统供能模块的电磁耦合模块.通过对印刷电路板(printed circuit broad,PCB)平面螺旋线圈电学参数及其互感耦合的理论分析,确定发射、接收线圈几何参数的取值.首先进行线圈电学参数测试,然后将发射和接收线圈组合成电磁耦合模块,分别在空气和皮肤两种介质条件下进行耦合测试定量实验.实验结果表明:接收电压随发射电压线性变化;发射和接收线圈空间匹配时,相对于空气介质,皮肤介质使接收电压产生更大衰减.发射和接收线圈空间匹配可以增加接收电压;在可实现的发射电压范围内,可以获得所需的接收电压.     

时间域瞬变电磁法井下全方位赋水性探查研究

瞬变电磁方法对地下水反应敏感,而矿井瞬变电磁法又发挥了距离目标体近、分辨率高的特点,因此在矿井水害探查应用中具有广阔前景.采用加拿大产PROTEM-47瞬变电磁系统,通过不共面同轴偶极方式、共面偶极方式或者中心方式布置线圈实现了井下全方位探查.井下探查实践表明,矿井瞬变电磁法有效预测赋水性异常的深度(或者高度,或超前距离)可以达到110m,与岩层电性特征、完整程度、含水性等因素有关;钻探验证表明,地质解释具有相当高的准确性.     

矿井瞬变电磁法感应探头的研制及其应用

瞬变电磁法已成为电法勘探的一种重要手段,但矿井井下瞬变电磁探测系统由于需符合煤矿井下防爆的要求,其发射功率受到限制;由于井下空间条件的限制,其发射线圈面积较小,因此煤矿井下瞬变电磁法探测系统接收到的二次场信号十分微弱。针对此问题,文中首先对煤矿井下噪声的特点进了分析,在后期数据处理时,可采用正负脉冲关断响应累加、周期响应叠加等方法降低噪声的影响,但这些方法仍无法克服发射电流小导致接收信号十分微弱的不足;其次采用高磁导率磁芯和宽频低噪放大技术研制出可适用于井下电法勘探的感应探头,该感应探头具有对二次场信号增强的作用,并采法拉第屏蔽技术对感应探头进行了屏蔽处理,进一步降低了噪声的影响。标定与对比试验证明:研制出的磁感应探头具有灵敏度高、抗噪性能好等优点。最后将研制的磁探头应用在王庄煤矿的南翼大巷超前探测中,勘探到了3处异常区域,并得到了钻探验证,勘探结果说明,研制的磁探头能满足煤矿井下瞬变电磁法勘探的要求。     

水下无人潜航器远程遥控磁传感器设计

基于超/甚低频电磁波的传播特性,提出陆上发射控制指令以实现水下无人潜航器远程遥控的设想;对比分析几种水下接收天线的优缺点,提出小型化高灵敏度感应式磁传感器水下接收遥控信号的方法;为提高小型化磁传感器的灵敏度,采用纳米晶叠片磁芯降低损耗噪声,使用低噪声电子对管降低放大器电压噪声与电流噪声,通过斩波放大技术减小放大模块的1/f噪声,并优化感应线圈的设计以降低热噪声;确定了一组500mm长度磁传感器的设计参数,并仿真该参数下传感器的灵敏度,结果表明该小型化磁传感器的灵敏度满足超/甚低频段水下遥控信号接收的需求.     

酒后驾驶与超速行驶智能监测系统设计

针对驾驶员酒后驾车和车辆超速行驶两大道路交通事故频发的重要因素,开发了一套集多传感器数据采集、GPRS远程无线数传、GPS定位、上位机无线数据接收的酒后驾驶与超速行驶智能监测系统.该系统通过酒精、指纹传感器采集到驾驶员的酒精含量和指纹数据;通过GPS获得行驶车辆的速度与位置,经GPRS模块通过无线网络与上位机进行通信.上位机接收到数据后,将其在数据库中进行动态存取,可以同时实现酒后驾驶与超速行驶两种情况的实时监测.     

瞬变电磁波测井三轴感应响应特征

瞬变电磁波测井的关键在于对不同界面的探测与识别,为提高仪器的灵敏度和探测距离,采用时间域瞬变电磁方法,模拟高精度三轴测井装置下的瞬变电磁波响应.结果表明:地层距离接收线圈越远,则异常出现的时间越晚,对异常的探测越不敏感;异常场的响应分析表明时间域远探测距离可达50 m左右;同时,瞬变电磁波测井响应对线圈的收发距并不敏感,因此可以采用较短的仪器长度达到频率域较长仪器才能做到的远探;瞬变电磁波遇到高阻层时传播速度加快,识别油-水层界面的能力增强可见瞬变电磁波测井拓展了薄层敏感性测井资料在储层评价方面的应用,对于电磁波测井领域的发展意义重大.     

非接触无源压力传感器信号检测系统的耦合特性研究

非接触无源压力传感器信号检测系统利用电磁耦合原理实现了无源传感器信号的无线检测,克服了有线测量存在的安全性差、效率低等缺点。通过建立和分析该系统的互感模型,得知发射和接收线圈之间的互感系数是影响信号传输效率的主要因素,为了实现系统的高效信号传输,应尽量提高互感系数。利用互感理论研究了两线圈的形状参数及耦合距离对两平行共轴矩形平面螺旋电感线圈的互感系数的影响,并用MATLAB软件进行了仿真分析。研究结果表明,为了使两线圈的耦合性能最好,两线圈的设计参数应相同,设计时应尽量使两线圈距离接近的同时,增大线圈的外边长和匝数。     

基于红外传感技术的身高测量方法研究

为实现便捷地身高测量，利用红外感应技术给出新型测量身高设计方案，设计出一款非接触式身高测量仪。以单片机进行总体控制，设计了红外的发射与接收电路，同时使用电机及驱动配合红外测量身高并完成了相应的软件程序设计。实验结果表明，该测量仪构造简单，易实现，并且测量精度和可靠性较高，可智能化实现身高的非接触式测量。     

多学科交叉融合的模拟电路实验设计

为更好地推进新工科建设,培养具有跨界整合能力的工程科技人才,提出一种交叉创新型模拟电路实验 教学方法,设计了厚基础、活模块、多学科、主题式和创新型的实验教学内容,应用TBL-ＲBL( Team Based Learning-Ｒesearch Based Learning) 双轨教学法,融合光学、信号与信息处理等多学科的知识,以基于红绿蓝的 发光二极管( ＲGB-LED: Ｒed Green Blue-Light Emitting Diode) 的可见光通信系统设计实验案例为例,阐述了模拟 电路实验教学中交叉创新型实验的设计方法。实验案例表明,学科交叉创新实验可开阔学生的视野,培养学生 解决复杂工程问题的能力和创新能力。     

红外测油仪中信号调理电路的设计与研究

为实现并提高红外测油仪技术指标,对红外测油仪中的信号调理电路进行全新设计。信号调理电路通过由模拟开关器构成的相敏检波电路与双路理想积分器相结合的方式,能在提高信噪比的同时,加快光谱图的扫描速度。系统的控制信号采用AＲM7 系列的LPC2136 芯片实现。该电路适用于处理光信号经过红外测油仪内样品池、热释电传感器以及前置放大和滤波后输出的电压信号。通过大量实验表明,测油仪扫描速度得到了提高,精度也有明显改善,实验结果验证了该电路的可靠性和有效性,实现了对于红外测油仪中信号调理电路的优化。     

基于STM32 的人体目标检测与追踪系统

为有效解决现有人体目标识别与追踪需人为干预等问题,设计了一种由嵌入式系统、无线通信技术及上 位机组成的人体自动检测及追踪系统。该自动检测与追踪系统分为上位机和下位机两部分,其中下位机以 STM32F103ＲCT6 单片机为控制核心,通过SHAＲP-GP2Y0A21YK0F 红外测距传感器检测人体位置进而控制舵 机,舵机上装有摄像头采集视频,利用WIFI( Wireless Fidelity) 将摄像头采集的视频信号传输至上位机。上位机 由Eclipse-Android 系统开发平台开发,可在监控中心实时显示视频信号。实践证明,该系统安装、操作简易快 捷,能准确实现人体的自动化识别与追踪过程,可广泛应用于室内不干扰红外线工作的行业。     

简易线性相位计设计

相位是分析电信号的重要参数,通常相位测量电路的输出是相位差的绝对值,这种非线性的输入输出关 系给实现高稳定性、低成本的硬件电路设计带来困难。为此,采用运放和ＲS( Ｒeset Set) 触发器设计了一种线 性相位检测电路,实现对双路正弦信号的整形及边沿触发功能,最后通过压流转换电路,将相位测量信息显示 于普通数字万用表的电流测量档。实验表明,采用运放LM6144 时,当测试信号频率小于100 kHz 时, 平均偏差小于0． 3°,解决了非线性相位检测的设计缺陷。     

基于 32 位 MCU 的 XLPE 生产线中 Modbus 的实现

为解决 32 位 MCU(Microcontroller Unit)与直流调速器的通讯问题,提出一种基于 Modbus 总线协议的通 讯方法以及实现过程。其中 32 位 MCU 选用 STM32F103 芯片并作为通讯主机,直流调速器选用 ETD DC790P 并作为通讯从机。该方法可以实现一主机多从机的通讯结构,实现一个 32 位 MCU 主机与多个直流调速器从 机通讯。主机通过协议发送指令给从机,从机接到指令做出动作并通过协议回应主机。实验证明,基于Modbus 协议的通讯方法能精准实现主机与多个从机的通讯以及 32 位 MCU 对电机转速转矩等控制,并且 Modbus 实现 方法具有稳定性高、抗干扰能力强、可移植性高等优点。     

动车组辅助电源装置故障分析与试验研究

为解决高速动车组行车途中发生车头照明灯熄灭不能重新自启状况，在排除高压供电线、380 V 母线、 负载侧影响后，将故障原因锁定在110 V 母线系统及网络控制系统使断路器跳闸; 综合运用计算机控制、变频 调压、传感器测量等技术，结合上位机控制，搭建成一套测试系统，经验证，该系统能快速寻找出故障源。     

基于CST的连接器仿真研究

为方便快速地评估和选择一种用于ITEＲ( International Theramonuclear Experimental Ｒeactor) 软X 射线诊断的信号远传雷莫连接器,基于三维电磁仿真软件CST( Computer Simulation Technology) 建立了雷莫公司一款连接器( 插座ECG． 3B． 332． CLV 和插头FGG． 3B． 332． CLAD12) 的三维模型。仿真并分析了此款雷莫连接器的传输延时、散射参数( Scatter 参数) 、针芯拐角值及串扰等参数对传输信号完整性的影响,并与频谱分析仪等设备对连接器的传输信号串扰测试结果进行比较分析。仿真结果表明,在连接器的工作频带内,插入损耗不低于－ 0． 5 dB,针芯的拐角值对应的插入损耗、回波损耗均与频率存在指数关系,串扰幅值与频率具有二次函数关系。仿真结果与串扰测试结果具有较好的一致性。后续等离子体诊断环境中其他诊断信号连接器也可通过此仿真方法进行测试和可靠性评估。     

电磁场与波课程中天线教学创新实验设计

设计了电磁场与波课程中进行天线教学的一项创新实验。以电磁波综合实验仪为平台,设计了适合天线测量实验的转台和接收指示装置,替代价格昂贵的微波接收和发射设备。通过对如何开展八木天线为例进行分析,对实验方法进行了详细设计。实验结果表明,测试精度可以达到天线教学实验要求。该项新实验已连续两年在本科生教学中应用,明显起到了提升课程教学效果和学生实践能力的作用。     

一种电磁耦合集成角度传感器的关键模块设计

设计了一种基于电磁耦合原理的集成角度传感器.该传感器由两块电路板与一片专用信号处理芯片组成,在电路板上实现了激励线圈、接收线圈和反馈线圈的设计,通过交变电磁场之间的电磁耦合完成角度信息的转换.传感器芯片设有增益编程模式、零度标定模式,可消除制作工艺与装配过程带来的误差,并实现零度标定;以CORDIC算法为核心设计了角度解码电路,经过误差补偿,大大减小了CORDIC算法在反正弦运算中的误差.经实验测试,数字电路组成的关键模块工作正确,其角度解码范围为0°～120°,误差小于0.05°,满足传感器0.5°的整体设计要求.