多频涡流套损检测仪远场单元及其数据处理设计

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管道腐蚀检测是石油测井领域的研究热点,但目前先进的技术均被国外测井服务公司所掌握。为打破技术垄断,本文研制了一种新型的基于多频涡流理论的管道腐蚀检测仪。远场涡流技术是本文的核心,其具有检测效率高、精度高等诸多优点。通过检测位于远场区域的弱感应电磁信号,实现对管道腐蚀检测及管道壁厚的反演成像。本文根据远场涡流理论及微弱信号检测理论,基于对被检信号的特点进行的深入分析,有针对性地建立了完整的套管损伤检测模型;结合模拟电路去噪理论和数字相敏检波算法,完成了远场单元的电路系统及控制软件的设计与实现。电路系统主要分为发射电路及接收电路。本文基于正弦脉宽调制的原理设计了低频发射电路;低频接收电路通过通道复用的方式,降低了硬件复杂度。模拟电路采用低噪声的仪用放大器,为数字采集系统提供高信噪比的输入。数字部分采用FPGA+DSP的结构,首先对所采用的数字信号处理算法进行了论证,并合理分配系统内部各硬件所承担的功能,实现了低噪、高效的采集。与以往的远场单元测试系统的设计相比,本文进行了如下的改进设计:远场增加了快速测试模式,仪器可应用于多种测试场景;改善了远场发射电路对供电系统的干扰;完善了仪器测试的流程,增加了空气及地面管道定标环节。在本文最后,针对仪器进行了一系列实验及油田现场实际作业。远场单元的调试过程分为电路单板级及电路整机系统级,本文给出了具体的调试结果,验证了仪器功能的完整性。通过对仪器现场测试结果的进一步分析,验证了对管道壁厚的检测精度及微小缺陷的辨别能力。
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