天然气清管器的定位跟踪装置研究

【摘要】：清管是为了保证安全、平稳输油供气,提高生产效率而进行的作业,但当清管器发生丢失、卡堵事件时,如不能及时找到清管器,反而会产生更大的安全隐患,甚至造成严重的经济损失,因此及时对地下管内清管器的位置做出准确判断就显得非常重要,故对清管器定位跟踪装置的研究与运用具有极其重要的意义。 在归纳总结了清管器的国内外常用定位方法后,研究了基于极低频(ELF)电磁脉冲法的天然气清管器定位跟踪装置,本文的研究重点为在发射电路中采用单片机控制输出频率精确的23Hz信号以及在接收电路中采用相关检测法来实现对微弱信号的检测。 论文首先介绍了电磁波传输原理,并基于电磁波传播理论,概括介绍了ELF电磁波磁偶极子模型、电磁波定位原理以及发射频率的选择,并对23Hz平面电磁波在几种常见介质中的传输进行了仿真；然后进行了发射机与接收机硬件电路以及软件程序设计及仿真,硬件电路设计部分主要分为发射模块和接收模块电路设计,其中包括给不同芯片供电的电源模块、ELF电磁信号发射模块、放大滤波模块、相关检测模块、A/D转换模块、以及AT89S52单片机模块的片外存储器扩展电路、LCD显示电路、实时时钟电路、与主机通信的接口电路等的设计,软件设计部分主要是单片机程序设计及部分电路仿真；最后对本装置进行了测试,通过对23Hz ELF电磁波的发射与接收,实现了在一定条件下的接收机对发射机定位。 【关键词】：ELF电磁波 相关检测 单片机 清管器 定位装置
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TE938
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第1章 绪论7-14
• 1.1 我国管道运输业的发展7
• 1.2 清管器简介7-9
• 1.2.1 清管器清管过程7-8
• 1.2.2 清管器类型8-9
• 1.3 清管器定位系统9-12
• 1.3.1 清管器定位系统国内外研究现状9-10
• 1.3.2 常用清管器定位方法10-12
• 1.4 本课题的研究意义和主要工作12-14
• 第2章 ELF电磁波定位原理14-27
• 2.1 ELF电磁波传输原理14-19
• 2.1.1 电磁场基本定律14-15
• 2.1.2 ELF电磁波磁偶极子模型15-19
• 2.2 电磁感应定位原理19-20
• 2.2.1 清管器定位19-20
• 2.2.2 清管器探测20
• 2.3 发射频率的选择20-25
• 2.3.1 导磁系数μ21
• 2.3.2 电磁波传导特性21-23
• 2.3.3 发射频率的选择23-24
• 2.3.4 电磁波穿透深度与有效探测深度计算24-25
• 2.4 ELF电磁波传输仿真25-26
• 2.5 本章小结26-27
• 第3章 天然气清管器定位跟踪装置硬件设计27-47
• 3.1 发射机硬件电路设计27-29
• 3.1.1 传统发射机分析27-28
• 3.1.2 发射机硬件电路设计28-29
• 3.1.3 定位跟踪装置天线设计29
• 3.2 接收机硬件电路设计29-46
• 3.2.1 传统接收机分析29-30
• 3.2.2 相关检测原理概述30-35
• 3.2.3 接收机硬件电路设计35-46
• 3.3 本章小结46-47
• 第4章 天然气清管器定位跟踪装置软件设计47-58
• 4.1 发射机电路软件设计47-48
• 4.2 接收机电路软件设计48-50
• 4.2.1 相关检测电路模块49
• 4.2.2 A/D转换模块49
• 4.2.3 LCD1602显示模块49-50
• 4.2.4 实时时间显示模块50
• 4.2.5 数据存储模块50
• 4.3 仿真调试与结果分析50-57
• 4.3.1 发射机部分仿真50-51
• 4.3.2 接收机部分仿真51-53
• 4.3.3 综合调试及结果分析53-57
• 4.4 本章小结57-58
• 第5章 总结与展望58-60
• 5.1 总结58
• 5.2 展望58-60
• 致谢60-61
• 参考文献61-64
• 附录64-73
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果73

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