天然氣清管器的定位跟蹤裝置研究

【摘要】：清管是為了保證安全、平穩(wěn)輸油供氣,提高生產(chǎn)效率而進(jìn)行的作業(yè),但當(dāng)清管器發(fā)生丟失、卡堵事件時(shí),如不能及時(shí)找到清管器,反而會產(chǎn)生更大的安全隱患,甚至造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失,因此及時(shí)對地下管內(nèi)清管器的位置做出準(zhǔn)確判斷就顯得非常重要,故對清管器定位跟蹤裝置的研究與運(yùn)用具有極其重要的意義。 在歸納總結(jié)了清管器的國內(nèi)外常用定位方法后,研究了基于極低頻(ELF)電磁脈沖法的天然氣清管器定位跟蹤裝置,本文的研究重點(diǎn)為在發(fā)射電路中采用單片機(jī)控制輸出頻率精確的23Hz信號以及在接收電路中采用相關(guān)檢測法來實(shí)現(xiàn)對微弱信號的檢測。 論文首先介紹了電磁波傳輸原理,并基于電磁波傳播理論,概括介紹了ELF電磁波磁偶極子模型、電磁波定位原理以及發(fā)射頻率的選擇,并對23Hz平面電磁波在幾種常見介質(zhì)中的傳輸進(jìn)行了仿真；然后進(jìn)行了發(fā)射機(jī)與接收機(jī)硬件電路以及軟件程序設(shè)計(jì)及仿真,硬件電路設(shè)計(jì)部分主要分為發(fā)射模塊和接收模塊電路設(shè)計(jì),其中包括給不同芯片供電的電源模塊、ELF電磁信號發(fā)射模塊、放大濾波模塊、相關(guān)檢測模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、以及AT89S52單片機(jī)模塊的片外存儲器擴(kuò)展電路、LCD顯示電路、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、與主機(jī)通信的接口電路等的設(shè)計(jì),軟件設(shè)計(jì)部分主要是單片機(jī)程序設(shè)計(jì)及部分電路仿真；最后對本裝置進(jìn)行了測試,通過對23Hz ELF電磁波的發(fā)射與接收,實(shí)現(xiàn)了在一定條件下的接收機(jī)對發(fā)射機(jī)定位。 【關(guān)鍵詞】：ELF電磁波 相關(guān)檢測 單片機(jī) 清管器 定位裝置
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TE938
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第1章 緒論7-14
• 1.1 我國管道運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展7
• 1.2 清管器簡介7-9
• 1.2.1 清管器清管過程7-8
• 1.2.2 清管器類型8-9
• 1.3 清管器定位系統(tǒng)9-12
• 1.3.1 清管器定位系統(tǒng)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-10
• 1.3.2 常用清管器定位方法10-12
• 1.4 本課題的研究意義和主要工作12-14
• 第2章 ELF電磁波定位原理14-27
• 2.1 ELF電磁波傳輸原理14-19
• 2.1.1 電磁場基本定律14-15
• 2.1.2 ELF電磁波磁偶極子模型15-19
• 2.2 電磁感應(yīng)定位原理19-20
• 2.2.1 清管器定位19-20
• 2.2.2 清管器探測20
• 2.3 發(fā)射頻率的選擇20-25
• 2.3.1 導(dǎo)磁系數(shù)μ21
• 2.3.2 電磁波傳導(dǎo)特性21-23
• 2.3.3 發(fā)射頻率的選擇23-24
• 2.3.4 電磁波穿透深度與有效探測深度計(jì)算24-25
• 2.4 ELF電磁波傳輸仿真25-26
• 2.5 本章小結(jié)26-27
• 第3章 天然氣清管器定位跟蹤裝置硬件設(shè)計(jì)27-47
• 3.1 發(fā)射機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)27-29
• 3.1.1 傳統(tǒng)發(fā)射機(jī)分析27-28
• 3.1.2 發(fā)射機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)28-29
• 3.1.3 定位跟蹤裝置天線設(shè)計(jì)29
• 3.2 接收機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)29-46
• 3.2.1 傳統(tǒng)接收機(jī)分析29-30
• 3.2.2 相關(guān)檢測原理概述30-35
• 3.2.3 接收機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)35-46
• 3.3 本章小結(jié)46-47
• 第4章 天然氣清管器定位跟蹤裝置軟件設(shè)計(jì)47-58
• 4.1 發(fā)射機(jī)電路軟件設(shè)計(jì)47-48
• 4.2 接收機(jī)電路軟件設(shè)計(jì)48-50
• 4.2.1 相關(guān)檢測電路模塊49
• 4.2.2 A/D轉(zhuǎn)換模塊49
• 4.2.3 LCD1602顯示模塊49-50
• 4.2.4 實(shí)時(shí)時(shí)間顯示模塊50
• 4.2.5 數(shù)據(jù)存儲模塊50
• 4.3 仿真調(diào)試與結(jié)果分析50-57
• 4.3.1 發(fā)射機(jī)部分仿真50-51
• 4.3.2 接收機(jī)部分仿真51-53
• 4.3.3 綜合調(diào)試及結(jié)果分析53-57
• 4.4 本章小結(jié)57-58
• 第5章 總結(jié)與展望58-60
• 5.1 總結(jié)58
• 5.2 展望58-60
• 致謝60-61
• 參考文獻(xiàn)61-64
• 附錄64-73
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及科研成果73

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