【摘 要】
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随着世界各国对石油和天然气的需求与日俱增，管道检测技术也随之迅速发展，运用声学原理对管道内检测器进行地面标记有着广阔的发展前景。目前运用典型的声传感器进行地面标记时
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随着世界各国对石油和天然气的需求与日俱增，管道检测技术也随之迅速发展，运用声学原理对管道内检测器进行地面标记有着广阔的发展前景。目前运用典型的声传感器进行地面标记时存在随机性大，偶然性大等问题，且不成体系。而MEMS仿生矢量传感器具有灵敏度高，易于与土壤耦合，功耗低等特点，因此基于MEMS仿生矢量传感器对管道内检测器进行地面标记有着其独特的优势，为了实现准确定向，本文设计了规范一体化系统，有效降低了测量的偶然性与随机性，进而提高了测量精度。针对土壤环境和声信号传播的特殊性，首先从声信号的产生与传播，探究了声信号的传播原理与管道内检测器发声原理，并介绍了地面标记的两种方法；其次对传感器的制作进行规范化研究，通过理论分析和实验验证，制作出符合实验要求的MEMS矢量传感器，并对单频信号进行波束形成仿真；最后对实验方案进行改进，设计了规范化流程，从传感器放置方式，划定角度与信号采集等方面来规范实验步骤，运用NI采集卡在LABVIEW平台上对数据进行采集，并对比分析了检波器和MEMS传感器的定向能力，选取不同传感器在不同环境中进行地面标记。经过实验验证，MEMS传感器在地面标记中较检波器有明显的优势，其测量值平均误差小于5°，具有很好的定向能力，且不同的MEMS传感器和不同环境的选取都能较好的实现定向。本文验证了运用MEMS声矢量传感器进行管道内检测器地面标记的可行性，找到了地面标记领域的突破口，为下一步继续研究提供了强有力的技术支撑，且对MEMS矢量传感器的进一步工程化应用奠定了坚实的基础。
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