強金屬環(huán)境下RFID自適應(yīng)通信關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用.pdf

1、井下工具的地面遠(yuǎn)程操控一直是石油鉆探開采中亟需解決的技術(shù)難題，目前主要采用金屬投球、有線電纜、泥漿脈沖等方法，操作過程復(fù)雜，效率低，而且成本昂貴。作為一門新興技術(shù)，通過電子標(biāo)簽非接觸式傳遞控制數(shù)據(jù)的RFID(Radio Frequency Identification,無線射頻識別)有望為井下工具的高效、低成本控制提供一種全新的途徑。然而，井下強金屬以及動態(tài)不確定干擾嚴(yán)重影響了RFID通信的可靠性，是阻礙RFID技術(shù)在井下工具控制方面工

2、程應(yīng)用的最大障礙。本學(xué)位論文從環(huán)境影響機理、抗金屬磁屏蔽理論建模、自適應(yīng)通信新方法和工程應(yīng)用等方面對RFID通信技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)深入的研究，取得了一些理論與應(yīng)用成果，主要研究工作和創(chuàng)新點包括：
　　研究了惡劣工況下RFID通信影響機理?；赗FID近場通信理論，揭示了RFID通信可靠性與天線線圈阻抗和標(biāo)簽芯片電壓的關(guān)系，并給出了一種簡易的標(biāo)簽芯片電壓計算方法。通過理論建模和簡化計算，推導(dǎo)了惡劣工況下天線線圈阻抗和標(biāo)簽芯片電壓的解析表

3、達(dá)式，開展了環(huán)境參數(shù)影響分析，為強金屬環(huán)境下RFID自適應(yīng)通信系統(tǒng)的設(shè)計提供理論依據(jù)和應(yīng)用指導(dǎo)。
　　建立了帶有鐵氧體磁屏蔽的抗金屬RFID天線電磁場模型。與已有模型相比，引入了一種有效的磁場計算區(qū)域劃分，簡化了模型推導(dǎo)過程，同時也避免了由有限長邊界效應(yīng)而引入的復(fù)超越方程的求解，為同類問題的理論建模提供了新的思路與方法。論文通過分析磁屏蔽相關(guān)參數(shù)對天線內(nèi)部磁場強度的影響規(guī)律，探討了RFID系統(tǒng)的磁屏蔽優(yōu)化設(shè)計準(zhǔn)則，為磁屏蔽設(shè)計奠定

4、了堅實的理論基礎(chǔ)。
　　提出了一種基于相位差追蹤的RFID自適應(yīng)通信新方法。建立相位差與天線阻抗匹配相對應(yīng)的數(shù)學(xué)關(guān)系，量化阻抗匹配精度，融合頻率掃描調(diào)諧與可變電容陣列調(diào)諧，實現(xiàn)了天線阻抗的完美匹配，并維持了諧振頻率，極大降低了對電容陣列中電容精度和輸出最小分辨電容值的要求，為解決惡劣工況中不確定環(huán)境因素對RFID通信可靠性的影響提供了一種新的實現(xiàn)途徑。
　　基于上述研究，實現(xiàn)了基于RFID技術(shù)的井下工具控制系統(tǒng)原型，并進(jìn)行了