基于光纖傳感的井下套管閥壓力檢測(cè)技術(shù)的研究.pdf

1、綜述了國(guó)內(nèi)外井下套管閥閥底壓力檢測(cè)的發(fā)展現(xiàn)狀,研究分析了現(xiàn)有壓力檢測(cè)設(shè)備即電子式壓力傳感器和機(jī)械式壓力傳感器的優(yōu)缺點(diǎn),結(jié)合井下壓力檢測(cè)時(shí)的特殊環(huán)境和壓力特點(diǎn),提出了基于光纖聲光調(diào)制的套管閥閥底壓力檢測(cè)的方案,該系統(tǒng)融合了光纖傳感技術(shù)、光電轉(zhuǎn)換技術(shù)、信號(hào)電路處理技術(shù)和基于Labview的上位機(jī)顯示技術(shù)。該測(cè)量系統(tǒng)可滿足井下溫度125?,測(cè)量長(zhǎng)度1500m,壓力測(cè)量范圍10~35MPa。
　　設(shè)計(jì)彈性管作為敏感元件,將測(cè)量光纖纏繞在彈

2、性管上,通過(guò)光的相位調(diào)制原理對(duì)光進(jìn)行調(diào)制;設(shè)計(jì)了測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),包括測(cè)試短節(jié)、測(cè)量光纖、傳輸光纖和光電轉(zhuǎn)換、信號(hào)處理及界面顯示;針對(duì)設(shè)計(jì)的元件分析了壓力的變化引起的光纖結(jié)構(gòu)的變化,進(jìn)而引起光的變化,通過(guò)光電轉(zhuǎn)換和電路處理引起的電壓的變化,最終建立了數(shù)學(xué)模型,確定了電壓與相位的對(duì)應(yīng)關(guān)系,從而得到了井下壓力值。為了消除溫度的干擾,設(shè)計(jì)了DTS光纖溫度傳感器。
　　針對(duì)井下特殊環(huán)境,對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的硬件進(jìn)行了設(shè)計(jì),選用STC12C5410A

3、D系列單片機(jī)實(shí)現(xiàn)高速采集和A/D轉(zhuǎn)換,ZY_WHAD-3W系列電源模塊為整個(gè)電路供電,光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括光源、聲光調(diào)制器和光電探測(cè)器的研究,顯示模塊為基于Labview的顯示系統(tǒng)。軟件設(shè)計(jì)包括采集程序和A/D轉(zhuǎn)換程序的設(shè)計(jì),顯示系統(tǒng)后面板的設(shè)計(jì)以及溫度和其他補(bǔ)償?shù)某绦蛟O(shè)計(jì)。
　　最后,完成了井下套管閥光纖傳感系統(tǒng)的設(shè)計(jì),并對(duì)整套系統(tǒng)進(jìn)行了試驗(yàn),初步完成了實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)采集和分析,同時(shí)分析了不確定度來(lái)源,并計(jì)算了測(cè)量結(jié)果的相對(duì)不確定度