稠油出砂信号去噪分析

稠油出砂信号去噪分析中国论文网 g[zns HSg
李兵祥1，樊超2，张维娜1，张微1中国论文网"dv5aq
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（1 西安石油大学，陕西 西安 710065；2 陕西青年职业学院，陕西 西安 710068）
4o7|xT {(}0摘要：石油生产过程中，出砂不仅导致设备损伤、产量下降，而且还会影响到油气井的寿命，所以采取合理的
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oG0防砂、治砂措施是非常重要的。但是压电式超声波传感器检测的出砂信号，包含很强的流体噪声和电磁干扰信
[-} D5t/?:ts0号，必须去除干扰才能得到有用信号。本文采用小波变换在MATLAB下进行仿真，并与傅里叶变换比较去噪
hWL4IMh#O8A0效果，结果显示小波变换既能有效的去除噪声，又能保存信号中的有用信息。经过室内试验及现场试验得到的中国论文网#S [ sx}
数据显示，小波变换具有很好的去噪效果。中国论文网C"R/l|-?Bu
关键词：压电式超声波传感器；小波变换；去噪中国论文网 hab!m,w6ul.{
中图分类号: TE8 文献标识码: B中国论文网 o'GkD5[y/c
De-noising analysis of heavy oil sanding signals
w8n@&a,Quu8b0based on wavelet transform中国论文网w4Y!r:_[
Li Bingxiang1，Fan Chao2，Zhang Weina1，Zhang Wei1
6c6b-P.q\0(1 Xi’an Shiyou University,Shaanxi Xi’an 710065;2 Shaanxi Youth Vocational College, Shaanxi Xi’an 710068)中国论文网Dbhz];H6T
Abstract: In the process of oil production, sand production not only lead to the equipment damage and reduce the中国论文网#l _3{dR
production, but also can affect the life of the oil well, so take reasonable sand measurements and control is very important.中国论文网9F3B5g5R2~-HZ\&\(M%M
But the signals detected by the piezoelectric ultrasonic sensor contain strong fluid noise and electromagnetic interference,
x3v7O#bQ~0in order to get the useful signals, the interferences must be removed. This paper uses wavelet transform, and simulate in the
)GoB(It2g0MATLAB, and compares the de-noising effects with the Fourier transform, the results show that the wavelet transform
YR {3S.ko\/g ~0can effectively remove noises, and it also preserves the useful information of the signals. Through the data from laboratory
jIq~V-X [0test and field test show that the wavelet transform have very good de-noising effect.
Z!L5~
d5g0Keywords: piezoelectric ultrasonic sensor; wavelet transform; de-noising中国论文网(Qw P+n,SnP@
0 引言中国论文网+~8H(d%Ih[ t W
随着电子工业的发展，逻辑电路集成度越来越高；并且中国论文网3d$i:D%MX]
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电子仪器设备向小型化、便携性发展，结构日益紧凑，提高芯中国论文网.U%Bgo"?
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片级和板卡级封装基板面积利用率，亦即提高板上器件和布
Y$xL/^J)E-XN:l0线密度是发展趋势。此外，以大型白光LED 为代表的大功率集中国论文网t8Y y9Yw1r7I@BJ kK
成电路(IGBT) 输入功率不断提高，产生热量随功率提高而增
k,g]!?r0大。这些发展趋势对电子系统可靠性提出更高要求。中国论文网)SSHeY#p,Qv
电子封装是保障电子系统可靠性的重要环节，而封装材
Z&}Yv6J;if0料则至关紧要。首先，在服役过程中，半导体芯片与基板由于中国论文网WC%N8Iq6H&j
热失配产生非常大交变应力，线膨胀差越大，热交变应力越中国论文网3\NTBeV.`
大，导线因疲劳脱焊概率越大。再者，高密度器件和布线或者
r [H^#{GS0大功率电路需要快速耗散其产生的热，防止烧损和局部热集
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dN(N0中而产生热应力。对于特殊应用环境，例如航空航天飞行器搭中国论文网)I\\Iy.z#Zny-L
载的电子系统，在过载条件下, 静力载荷和剧烈震动能够导
$J;[j/Y&l3p0致系统致命破坏。即使在使用条件并不苛刻的民用领域，由于
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\!ys8A0震动疲劳导致失效的电子系统已经占总报废量的27%. 可见，
,]t$O-fb_q4X0封装结构提供的机械支撑也是保障系统安全性和寿命的重要
Z7U"}4Ykk0因素。
r:r&ZDUCK,u}01 实验方法
'Z2K3~ZGCE0采用快速固化注浆成型工艺，将山东潍坊公司牌号为
aLY*GY*l0F150 和F300，纯度高于99% 的SiC 粉末配制成SiC 固含量为
0a/A+CX6g055vol.% 浆料，注入模具中凝胶固化。SiC 坯体经干燥后在箱中国论文网
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式炉中于1300℃空气气氛中进行预烧结，保温120min，随炉
L6tQ i6Y0冷却后得到100mm×100mm×12mm 的多孔坯体。采用阿基米
B+Z2e%?-u%y/x|0德法测量坯体气孔率。把干燥的SiC 坯体平放在石墨坩埚中，
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F0坯体上表面放置适量Al 合金2021. 将式样放入真空气氛炉
5oV&_}+S0内，填充N2 至1atm 后，以10℃ /min 速率加热至1000℃，保
r'Cy/^!_3R7de:b.x0温90min, 冷却后取出样品，进行测试样品加工。中国论文网)m.ch*_/p)}
复合材料物相组成由SHIMADZU Lab-X XRD-6000 衍射中国论文网H)kC7RJ'{%T]
花样测定，实验使用Cu Kα 谱线，加速电压40KV，2θ 从
[5A'\?6m,T[020°～ 80° ；采用三点弯曲法测量试样的抗弯强度和弹性中国论文网s Y6fvd/mJK#\5I
模量，测试方法参照GB/T10700-2006. 使用单边切口梁法中国论文网*U'p'd)s2|
测量材料断裂韧性，测量方法参照ASTM E1820-5a，使用仪
*xjN.R?oLl0B0器为CRIMS DDL10 万能力学试验机；复合材料热导率与线膨中国论文网)U1vtC0|$[
胀系数分别由LINSEIS LFA-1000 高温激光闪光热导仪以及
?e o,r&DS,hp'Lf0LINSEIS L75 型线膨胀仪测量，测量温度范围20℃ ~150℃ .
5T5}XP |G0试样断口采用JSM 6701F 型扫描电子显微镜以及Olympus
l_G2V+Uh|0BX51M 金相显微镜观测，其中金相试样表面抛光处理。定量测
n:x`'UPR U M0量数据均取10 个样品测量值取算术平均。中国论文网 q8X(R#ScC8W
2 结果与讨论中国论文网{v2|!G'rT5ht.v
复合材料制备与表征中国论文网I+I2hD@m-K+e!w
由阿基米德法测得经过1300℃空气气氛烧结后，多孔陶中国论文网V9hZwV*A
瓷坯体显气孔率为39.3vol.%. 亦即SiC 增强相占据复合材
Oi3}1[:S&U8@r5{Y0料表观体积大于60vol.%, 大于浆料中SiC 55vol.%，增大
1QtKX.`"r0b3C4s0的原因有两个，一是坯体干燥脱水过程中，坯体收缩；二是在中国论文网v9ovGKv+_
烧结过程中SiC 表面氧化，见式1), 2):
vN6M-j;qK0SiC+O2(g)=SiO2+CO(g) 1)
W3N@bR3i hgtk;e#M0SiC+O2(g)=SiO2+CO2(g) 2)
*I |;tG$J0生成的SiO2 相较于SiC 体积膨胀。中国论文网9h3Ra`OC:q R
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复合材料质量密度由阿基米德法测得为2.96g/cm3, 略中国论文网&N!zIJ}"P}-?4l)ul9h
高于2021 合金，低于Al2O3,SiC 和AlN 陶瓷.中国论文网*ZE$s `G1@.A
XRD 衍射花样. 主晶相为SiC,Al, 有强度较弱的Si,
ulsX+u EZ0Al2O3 晶体特征峰。说明在熔渗过程中，发生有镁铝还原SiO2中国论文网hL6[ gQ
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化学反应，见式3 ：
zu1^y Or7C0SiO2+Mg+Al=Si+MgAl2O4+Si 3)中国论文网.y @(|o1Bhi Y
未检测到SiO2, 可能是氧化改性得到的是SiO2 为非晶态，中国论文网&N;Y;Af;K%~3z
且含量低，无特征衍射峰。中国论文网&_a
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复合材料显微结构，材料宏观上均匀，无明显缺陷。Al 合中国论文网:t.Sf:k'g |
金相成网状，分布于SiC 颗粒与颗粒之间；有大量SiC 颗粒中国论文网r1?MxmXN
之间形成烧结颈相连通。金相显微镜下，可以观察到SiC 颗中国论文网$LPjO U"|a"^
粒与Al 基体之间存在2 ～ 3μm 过度层。过度层为上述反应中国论文网-y.M'[RrI
生成镁铝尖晶石和SiO2, 厚度较为均匀，边沿有Si 析出。复中国论文网,j[.`6D%h6D5f*l:x(V
合材料断裂形式有穿晶断裂，界面解理，直至最后合金基体撕
)S\3|5V1Q&\0裂。中国论文网
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3 结论中国论文网]-`hKQx
采用传统陶瓷成型工艺结合无压熔渗技术，可以制备宏
R1No9Y!X{4J(@MW~0观上均匀、各向同性，SiC vol.%>60% 的SiC/Al 复合材料。
'r$I+QTn*T8{o0SiC 增强体经过表面氧化改性处理，制备所得复合材料主要物中国论文网Jt']x2d0H
相为SiC, Al, Mg2Si, MgAl2O4, 可能含有非晶态SiO2; 界
%s2R(n9RbO0面洁净，微观上局部构成双连通结构，充分发挥SiC 物质相和
gw+uI4bwa&L/Km0Al 合金相的高导热优势；由于SiC 增强体形成刚性骨架，有
5e c eLO4z"Q0效约束了Al 合金相受热膨胀，复合材料线膨胀系数降至Al
{$zs9p^Q0合金的1/4，和Ga-As 系化合物半导体线膨胀一致；刚性骨架
sRy\;cTh'tX9N2fd0有利于提高复合材料的弹性模量。具有上述优异机械性能和中国论文网^c^&rd+ut
热物理性能的高体积分数SiC/Al 复合材料是理想的特种封中国论文网mX([yQ
装候选材料。
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