MEMS矢量傳感器在油氣管道檢測系統(tǒng)中的優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、隨著世界各國對石油和天然氣的需求與日俱增,管道檢測技術(shù)也隨之迅速發(fā)展,運用聲學(xué)原理對管道內(nèi)檢測器進行地面標(biāo)記有著廣闊的發(fā)展前景。目前運用典型的聲傳感器進行地面標(biāo)記時存在隨機性大,偶然性大等問題,且不成體系。而MEMS仿生矢量傳感器具有靈敏度高,易于與土壤耦合,功耗低等特點,因此基于MEMS仿生矢量傳感器對管道內(nèi)檢測器進行地面標(biāo)記有著其獨特的優(yōu)勢,為了實現(xiàn)準(zhǔn)確定向,本文設(shè)計了規(guī)范一體化系統(tǒng),有效降低了測量的偶然性與隨機性,進而提高了測量精

2、度。
　　針對土壤環(huán)境和聲信號傳播的特殊性,首先從聲信號的產(chǎn)生與傳播,探究了聲信號的傳播原理與管道內(nèi)檢測器發(fā)聲原理,并介紹了地面標(biāo)記的兩種方法;其次對傳感器的制作進行規(guī)范化研究,通過理論分析和實驗驗證,制作出符合實驗要求的MEMS矢量傳感器,并對單頻信號進行波束形成仿真;最后對實驗方案進行改進,設(shè)計了規(guī)范化流程,從傳感器放置方式,劃定角度與信號采集等方面來規(guī)范實驗步驟,運用NI采集卡在LABVIEW平臺上對數(shù)據(jù)進行采集,并對比分析

3、了檢波器和MEMS傳感器的定向能力,選取不同傳感器在不同環(huán)境中進行地面標(biāo)記。
　　經(jīng)過實驗驗證,MEMS傳感器在地面標(biāo)記中較檢波器有明顯的優(yōu)勢,其測量值平均誤差小于5°,具有很好的定向能力,且不同的MEMS傳感器和不同環(huán)境的選取都能較好的實現(xiàn)定向。
　　本文驗證了運用MEMS聲矢量傳感器進行管道內(nèi)檢測器地面標(biāo)記的可行性,找到了地面標(biāo)記領(lǐng)域的突破口,為下一步繼續(xù)研究提供了強有力的技術(shù)支撐,且對MEMS矢量傳感器的進一步工程化應(yīng)