【摘 要】
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随钻声信号检测技术在石油钻井领域中具有重要的理论意义和应用价值。声信号传输过程中受到井下噪声的影响,使得地面接收到的信号淹没在噪声中,信噪比极低,而传统的检测方法
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随钻声信号检测技术在石油钻井领域中具有重要的理论意义和应用价值。声信号传输过程中受到井下噪声的影响,使得地面接收到的信号淹没在噪声中,信噪比极低,而传统的检测方法在输入信号信噪比过低的情况下误码率较高。从首次提出混沌现象起,经过几十年的发展,混沌理论作为非线性科学中的一个体系,已经十分成熟和完善。将混沌理论应用到微弱信号检测中日益引起研究者的重视,并取得了一定的成果,基于此本论文进行了混沌理论应用到随钻声信号检测的研究工作。本论文围绕随钻声信号检测这一主题,着重研究了混沌理论在随钻声信号检测上的应用问题。杜芬混沌系统具有对初始参数极为敏感的特性,本文提出的杜芬系统检测微弱信号的方法正是基于这种特性。论文的主要工作包括:(1)论文首先介绍了石油钻井中声波传输技术的意义和混沌理论应用到井下声信号检测领域的现状。本文接着系统的阐述了混沌理论,分析描述了混沌系统的各种特征参数。(2)本文对杜芬振子进行了理论与数值分析,为后文的研究工作提供了依据。之后本文研究了基于杜芬振子的微弱信号检测方法,并在此基础上研究了2FSK信号的混沌检测方法,构建了基于杜芬振子的2FSK信号检测系统。最后在此基础上解决了待测信号与驱动信号相位不同的问题,即在地面信号接收端建立杜芬振子矩阵。(3)本文建立了周期钻杆信道模型,分析了井下声波传输信道的频率特性,然后建立杜芬检测系统解调随钻声信号。(4)论文最后研究了硬件实现杜芬系统的方法,分别通过模拟电路和DSP实现了杜芬系统,并在示波器上观察了系统的相轨迹图。通过对比两者的优缺点,表明了未来设计以DSP为核心器件的混沌微弱信号检测器的可行性。
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