MEMS矢量传感器在油气管道检测系统中的优化设计

【摘要】随着世界各国对石油和天然气的需求与日俱增，管道检测技术也随之迅速发展，运用声学原理对管道内检测器进行地面标记有着广阔的发展前景。目前运用典型的声传感器进行地面标记时存在随机性大，偶然性大等问题，且不成体系。而MEMS仿生矢量传感器具有灵敏度高，易于与土壤耦合，功耗低等特点，因此基于MEMS仿生矢量传感器对管道内检测器进行地面标记有着其独特的优势，为了实现准确定向，本文设计了规范一体化系统，有效降低了测量的偶然性与随机性，进而提高了测量精度。针对土壤环境和声信号传播的特殊性，首先从声信号的产生与传播，探究了声信号的传播原理与管道内检测器发声原理，并介绍了地面标记的两种方法；其次对传感器的制作进行规范化研究，通过理论分析和实验验证，制作出符合实验要求的MEMS矢量传感器，并对单频信号进行波束形成仿真；最后对实验方案进行改进，设计了规范化流程，从传感器放置方式，划定角度与信号采集等方面来规范实验步骤，运用NI采集卡在LABVIEW平台上对数据进行采集，并对比分析了检波器和MEMS传感器的定向能力，选取不同传感器在不同环境中进行地面标记。经过实验验证，MEMS传感器在地面标记中较检波器有明显的优势，其测量值平均误差小于5°，具有很好的定向能力，且不同的MEMS传感器和不同环境的选取都能较好的实现定向。本文验证了运用MEMS声矢量传感器进行管道内检测器地面标记的可行性，找到了地面标记领域的突破口，为下一步继续研究提供了强有力的技术支撑，且对MEMS矢量传感器的进一步工程化应用奠定了坚实的基础。
【作者】刘宏；
【导师】张文栋；
【作者基本信息】中北大学，电子与通信工程，2014，硕士
【关键词】MEMS矢量传感器；管道检测；地面标记；优化设计；

【参考文献】
[1]沈思依.詹姆斯情节剧的电影改编[D].复旦大学,英语语言文学,2012,硕士.
[2]杨婧.基于概念图的可视属性语义网构建的研究[D].西北大学,计算机软件与理论,2013,硕士.
[3]金小菁.上海市文化产业发展的政府管理研究[D].云南财经大学,公共管理,2013,硕士.
[4]包万根.实物期权方法在我国风险投资项目管理中的应用[D].浙江大学,企业管理,2003,硕士.
[5]陈玮.个人投资储蓄养老研究[D].复旦大学,社会保障,2012,硕士.
[6]吴梁.特许权价值与银行资本缓冲的关系[D].浙江工商大学,金融学,2013,硕士.
[7]刘桂芝,张汉鼎.蒸馏分离——吸光光度法测定高中低合金钢中锡量[J].四川冶金.1989(04)
[8]陈辉.试题质量评价研究[J].运筹与管理,2003,02:114-117.
[9]郑耀星,阮永明,储德平.善行旅游在生态型森林公园中的良性实践嫁接与再造——以福州国家森林公园为例[J].资源开发与市场,2014,01:93-95.
[10]陈丽莉.褪黑素对小鼠Leydig细胞睾酮合成的抑制作用及机制[D].苏州大学,卫生毒理学,2014,硕士.
[11]蒋珊.甘肃玉门中二叠世迟滞鳄类（毕氏螈科）新材料及相关地层研究[D].中国地质科学院,古生物学与地层学,2014,硕士.
[12]夏萍萍.小型相控阵雷达数字波束形成和信号处理仿真研究[D].南京理工大学,电磁场与微波技术,2013,硕士.
[13]于高超.黑龙江省绥化市北林区农村剩余劳动力转移问题研究[D].吉林大学,农业推广,2012,硕士.
[14]杨阳.冠心病患者循环miR-21、miR-100、miR-423-5p的表达及其与左室重塑的关系研究[D].广州医科大学,内科学,2014,硕士.
[15]李晓东.用Inter-SSR-PCR检测膀胱TCC的基因组不稳定性[D].山西医科大学,泌尿外科,2003,硕士.
[16]刘超.补阳还五汤对大鼠局灶性脑缺血再灌注损伤的保护作用[D].湖北中医学院,中药学,2004,硕士.
[17]记者沈英甲.我国成为石墨烯基础研究领域领跑者[N].中国航空报,2014-05-08001.
[18]曾静.从《许三观卖血记》法译本看译者主体性的彰显[D].厦门大学,法语语言文学,2014,硕士.
[19]付春燕,董晓锋,付靖.甘肃省区域经济差异演变的空间分析[J].现代城市研究,2015,03:41-46.
[20]何妍其.信用卡消费者权益保护法律制度研究[D].西南政法大学,经济法（专业学位）,2012,硕士.
[21]黄小程.医用X光机电源系统研究[D].重庆大学,电气工程（专业学位）,2014,硕士.
[22]关瑜.重组人胶原蛋白高效表达菌株筛选及抗氧化性活性研究[D].吉林农业大学,生物物理学,2012,硕士.
[23]张桂梅.基于类似形原理从单幅立体线图识别平面立体[D].西北工业大学,机械设计及理论,2004,硕士.
[24]李秀芬.基于周转时间的铁路集装箱空箱调运优化研究[D].西南交通大学,交通运输规划与管理,2013,硕士.
[25]习宁.可组合信息流安全验证模型及方法研究[D].西安电子科技大学,计算机系统结构,2014,博士.
[26]蔡洋.一类积分变换的分析研究及应用[D].宁波大学,应用数学,2013,硕士.
[27]郭圣荣.N-杂环化合物在离子液中的合成与烯基锆化合物的应用研究[D].江西师范大学,有机化学,2004,硕士.
[28]屈美茹.中央电视台与凤凰卫视新闻评论节目比较研究[D].新疆大学,新闻与传播,2013,硕士.
[29]杨歆.农村家庭生活垃圾回收政策效果的实证分析[D].西北大学,人口、资源与环境经济学,2013,硕士.
[30]付又新,侯丽珍.秦沈线信号系统综合防雷实施方案研究[J].铁道通信信号.2008(03)
[31]尹元钊.高速铁路列车运营计划关键技术研究[D].西南交通大学,交通运输规划与管理,2013,硕士.
[32]仇月普.基于休闲文化的城市旅游品牌塑造研究[D].山西财经大学,旅游管理,2014,硕士.
[33]张立岩,赵俊华,文福拴,薛禹胜,王健.基于线性矩阵不等式的电动汽车网络化鲁棒控制[J].电力系统自动化,2013,20:54-62+70.
[34]王宝顺.木葡聚糖酶产生菌株的筛选、发酵优化及酶学性质研究[D].江南大学,发酵工程,2012,硕士.
[35]史长青.超声波远传热量表的设计[D].东北大学,检测技术与自动化装置,2010,硕士.
[36]刘雪飞,马恒太,张秉权,吴伯桥,蒋建春,文伟平.NIDS报警信息关联分析进展研究[J].计算机科学,2004,12:61-64.
[37]张国智.轿车铝合金轮毂台架试验的有限元数值模拟[D].燕山大学,2005.
[38]罗莉.基于DDS的雷达信道分机捷变频频综的设计与实现[D].电子科技大学,电子与通信工程（专业学位）,2012,硕士.
[39]赵娟平,高宪文,刘金刚,符秀辉.移动机器人路径规划的参数模糊自适应窗口蚁群优化算法[J].控制与决策,2011,07:1096-1100.
[40]徐铮.压力容器焊接结构与工艺CAD设计方法的研究[D].沈阳工业大学,材料加工工程,2013,硕士.
[41]吴学莉.双子表面活性剂改性活性炭吸附Cr（VI）的性能研究[D].湖南科技大学,土木工程,2013,硕士.
[42]邝海山.网购环境下城市共同配送动态车辆调度优化研究[D].重庆大学,工业工程,2014,硕士.
[43]鲍慧.完善国库集中收付制度的运行机制研究[D].中国海洋大学,公共管理,2012,硕士.
[44]李晓宾.民办高校教学津贴管理系统的设计与实现[D].南昌大学,计算机技术（专业学位）,2012,硕士.
[45]赵长芬.转型期党的社会凝聚力研究[D].中共中央党校,党的学说与党的建设,2014,博士.
[46]刘俊文.林业科技示范园的景观设计研究[D].中南林业科技大学,林业,2013,硕士.
[47]唐跃英.我国家族企业内部冲突研究[D].宁波大学,企业管理,2013,硕士.
[48]崔璐.“首要标准”在罪犯教育改造工作中的作用研究[D].云南大学,公共管理,2012,硕士.
[49]李玉梅.框架：一个徘徊在新闻策划之后的幽灵[D].华中师范大学,新闻学,2004,硕士.
[50]丁敏.抗肿瘤抗生素的代谢机理及与核酸作用机制的研究——光谱电化学方法[D].华东师范大学,分析化学,2004,硕士.