| 【中文题名】 | 管道液体流量遥测技术研究 |
| 【英文题名】 | Research on Telemetry of Fluid Flow in Pipeline |
| 【学科专业】 | 机械电子工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2006-9-22 |
| 【中关键词】 | 超声多普勒,流量测量,Gabor小波基,尺度谱,小波包阈值降噪,频率估计 |
| 【英关键词】 | Ultrasonic Doppler,Flow measurement,Gabor Wavelet,Scalogram,Threshold Denoising based on Wavelet Packet,Frequency Estimation, |
| 【分类导航】 | 工业技术>自动化技术、计算机技术>远动技术>远动化系统>远距离测量、远距离测量系统> |
| 【论文摘要】 | 针对石油完井系统中需要解决的远距离无缆管道流量测量问题，本文基于水声信号处理方法构造了一种管道流量遥测技术方案，即把反映流量信息的信号通过水声信道传输到接收平台，再对其进行一系列信号处理得到信号中的频率信息，最后根据多普勒频移与液体流速的线性关系得到所测流量。本文主要研究成果和创新性如下：
1、提出了一种管道流量遥测技术方案，主要包括超声多普勒流量测量、超声多普勒信号的移频、移频多普勒信号发射、信号传输、移频多普勒信号检测、多普勒信号的提取、小波包阈值降噪和频率估计等几个部分。
2、详细研究了多普勒流量测量原理和和影响流量测量的因素，并对流量测量公式进行了修正；建立了多普勒信号模型以及管道流速剖面和多普勒信号功率谱之间的关系，并验证了该模型的合理性。
3、提出了基于Gabor小波基的尺度谱分析方法用于检测低信噪比移频多普勒信号的到达时刻和传输基频，实现了流量信息的远距离无缆传输。
4、研究了基于小波包频带分解原理和子频带无穷范数搜索最优重构小波包的阈值算法，获取了采样频率和分解层数之间的关系K_0≥2~(L+1)；提出了采用改善信噪比、均方根误差... |
| 【论文题纲】 |
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第一章 绪论 |
8-14 |
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1.1 超声波流量测量方法 |
8-12 |
|
1.1.1 传播速度差法 |
9-10 |
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1.1.2 超声多普勒法 |
10 |
|
1.1.3 波束偏移法 |
10-11 |
|
1.1.4 相关法 |
11-12 |
|
1.1.5 噪声法 |
12 |
|
1.2 论文技术方案 |
12-13 |
|
1.3 论文主要工作 |
13-14 |
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第二章 超声多普勒流量测量技术研究 |
14-23 |
|
2.1 流量测量原理 |
14-17 |
|
2.1.1 单颗粒引起多普勒频移 |
14-16 |
|
2.1.2 多颗粒引起多普勒频移 |
16 |
|
2.1.3 多普勒频移矢量表达公式 |
16-17 |
|
2.2 流量测定 |
17-18 |
|
2.3 管道流体流速分布和平均流速 |
18-20 |
|
2.3.1 流速分布 |
19 |
|
2.3.2 平均流速 |
19-20 |
|
2.4 多普勒信息窗 |
20 |
|
2.5 多普勒流量计工作频率的选取 |
20-21 |
|
2.6 悬浮粒子性质、浓度对测量结果的影响 |
21-23 |
|
第三章 多普勒信号的合成 |
23-28 |
|
3.1 引言 |
23 |
|
3.2 多普勒信号合成模型 |
23-24 |
|
3.3 层流时多普勒信号功率谱 |
24-25 |
|
3.4 多普勒信号合成与模型评价 |
25-28 |
|
3.4.1 多普勒信号合成 |
25-26 |
|
3.4.2 多普勒信号模型评价 |
26-28 |
|
第四章 移频多普勒信号尺度谱检测 |
28-40 |
|
4.1 引言 |
28 |
|
4.2 小波基的选取 |
28-31 |
|
4.3 移频多普勒信号到达时刻的检测 |
31-33 |
|
4.3.1 检测方法选取 |
31-32 |
|
4.3.2 基于尺度谱检测信号到达时刻 |
32-33 |
|
4.4 移频多普勒信号基频的确定 |
33-34 |
|
4.5 仿真分析 |
34-39 |
|
4.6 本章小结 |
39-40 |
|
第五章 多普勒信号小波包阈值降噪 |
40-58 |
|
5.1 引言 |
40-41 |
|
5.2 降噪问题描述 |
41-42 |
|
5.2.1 降噪原理 |
41 |
|
5.2.3 信号降噪准则 |
41-42 |
|
5.3 信号小波包分解 |
42-47 |
|
5.3.1 小波包分解基本原理 |
42-44 |
|
5.3.2 小波包分解的频带划分 |
44-45 |
|
5.3.3 最优重构小波包搜索 |
45-47 |
|
5.4 小波包系数的阈值处理 |
47-51 |
|
5.4.1 阈值的确定 |
47-48 |
|
5.4.2 阈值处理函数 |
48-51 |
|
5.5 算法降噪性能的评价指标 |
51-52 |
|
5.6 降噪算法仿真 |
52-56 |
|
5.7 本章小结 |
56-58 |
|
第六章 多普勒信号频率估计 |
58-77 |
|
6.1 引言 |
58 |
|
6.2 平均频率估计方法 |
58-64 |
|
6.2.1 频谱分析法 |
59 |
|
6.2.2 过零检测法 |
59-60 |
|
6.2.3 时域估计法 |
60-62 |
|
6.2.4 相位估计法 |
62 |
|
6.2.5 能量算子估计法 |
62-64 |
|
6.3 平均频率估计算法比较 |
64-67 |
|
6.3.1 估计性能比较 |
64-67 |
|
6.3.2 估计方法运算量比较 |
67 |
|
6.4 含噪多普勒信号的平均频率估计 |
67-68 |
|
6.5 瞬时频率估计 |
68-76 |
|
6.5.1 瞬时频率估计原理 |
68-72 |
|
6.5.2 瞬时频率估计算法仿真 |
72-76 |
|
6.6 本章小结 |
76-77 |
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第七章 全文总结 |
77-79 |
|
7.1 完成的主要工作 |
77-78 |
|
7.2 论文工作展望 |
78-79 |
|
参考文献 |
79-83 |
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发表论文和科研情况说明 |
83-84 |
|
致谢 |
84-85 |
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西北工业大学业 学位论文知识产权声明书 |
85 |
|
西北工业大学学位论文原创性声明 |
85 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.389556 |
