基于电容电导法的原油含水率测试仪研究

基于电容电导法的原油含水率测试仪研究

论文摘要

原油含水率的测量是油田的一项重要工作,在原油的开采、集输、脱水、炼制等过程中都需要准确知道油水两相流的含水率。因此,研制无放射性、成本低、适合国内油田使用的全量程原油含水率在线测试仪具有重要的意义。本论文在分析对比各种测量方法的基础上,提出了基于电容电导法的原油含水率测量方案。制作了平行板式传感器,采用新推出的电容数字转换芯片及阻抗数字转换芯片设计出了电容、电导测量电路,以数字信号处理器TMS320LF2407为核心设计了新的原油含水率测试仪样机。并通过在实验室内用柴油和自来水人工配比制取的测试油样的测试,获取了不同温度下电容传感器及电导传感器与含水率的响应特性。在含水率测试仪的数据处理中,本论文分别采用多元回归分析法和BP神经网络法建立了多传感器信息融合模型。结果表明BP神经网络法明显优于多元回归分析法,基于BP神经网络的多传感器信息融合模型具有较高的拟合精度和泛化推广能力,把它应用到原油含水率测量的数据处理中达到了预期的目标。实践证明电容法和电导法在原油含水率测量中仍有较大的潜力,利用二者的互补性实现全量程含水率测量的方案是可行的。同时,BP神经网络具有很强的非线性映射能力,是一种有效的多传感器信息融合方法,在原油含水率测量中具有很好的应用价值。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 课题研究的意义
  • 1.2 原油含水率测量方法简介
  • 1.3 论文研究的内容和主要工作
  • 第2章 基于CG法的原油含水率测试仪原理及系统组成
  • 2.1 基于电容法的原油含水率测量原理
  • 2.2 基于电导法的原油含水率测量原理
  • 2.3 基于CG法的原油含水率测量原理
  • 2.4 基于CG法的原油含水率测试仪系统组成
  • 第3章 系统硬件设计
  • 3.1 传感器的设计
  • 3.2 电容测量电路设计
  • 3.3 温度测量电路设计
  • 3.4 电导测量电路设计
  • 3.5 DSP最小系统设计
  • 第4章 系统软件设计
  • 4.1 DSP软件开发基础
  • 4.2 软件设计思路
  • 4.3 I2C通信软件设计
  • 4.4 数据采集程序设计
  • 4.5 键盘扫描与LCD显示程序设计
  • 4.6 485通信程序设计
  • 4.6.1 通信数据格式
  • 4.6.2 上位机调试软件设计
  • 第5章 样机调试与实验
  • 5.1 样机调试
  • 5.2 油水乳化液的配制
  • 5.3 实验方法及数据
  • 5.4 全水时温度实验
  • 5.5 实验数据分析
  • 第6章 多传感器信息融合方法研究
  • 6.1 多传感器信息融合技术概述
  • 6.2 多元回归法信息融合方法
  • 6.2.1 多元线性回归分析法
  • 6.2.2 引入样本矩阵非线性变换的多元回归法
  • 6.3 基于BP网络的多传感器信息融合模型
  • 6.3.1 BP网络设计的方法
  • 6.3.2 BP网络的设计
  • 6.4 融合结果分析
  • 结论与展望
  • 参考文献
  • 致谢
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