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说明书一份,26页,15800字左右.
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文献综述.doc
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任务书
毕业设计（论文）题目 石油钻杆接头超声波检测方法研究
毕业设计（论文）主要内容和要求：
1、 超声波检测机理研究
2、 超声波检测新型发展及趋势研究
3、 如何将超声波检测应用到石油钻杆接头检测中，以石油钻杆接头具体故障为例展开论述
4、 论文一篇
毕业设计（论文）主要参考资料：
[1] 在役锅炉压力容器接管角焊缝超声波检测技术与装备[J]. 机电产品开发与创新, 1997,(03)
[2] 张志春. 薄壁管对接焊缝超声波检测与评定[J]. 石油工程建设, 1984, (05)
[3] 于文勇, 王立海, 杨慧敏, 张希栋. 超声波木材缺陷检测若干问题的探讨[J]. 森林工程, 2006,(06)
[4] 何汇. 常规超声波检测技术初步(续)[J]. 无损探伤, 2002,(02)
[5] 薛正林, 韩烨, 贾涛, 黄烈勇, 刘觉非. 焊缝超声波检测存在的问题及其技术改进措施[J]. 油气储运, 2005,(09)
[6] 黄磊, 李云龙. 管道环焊缝相控阵自动超声波检测技术[J]. 焊管, 2006,(04)
[7] 黄东流,韦介波,蓝飞. 汽车变速箱焊接齿轮的超声波探伤[J]无损检测, 2002,(04) .
[8] 郭平英. 一种新的金属功能零件分层快速制造技术研究[J]中北大学学报, 2006,(03) .
[9] 张恩君,王海波,范鸿宇,刘秀杰. 汽轮发电机转子齿根超声波探伤研究[J]哈尔滨理工大学学报, 2003,(04) .
毕业设计（论文）应完成的主要工作：
阅读中英文文献资料，研究超声波用于检测的原理，并完成对石油钻杆接头具体故障的检测实例研究，最后进行论文撰写。
毕业设计（论文）进度安排：
序号 毕业设计（论文）各阶段内容 时间安排 备注
1 资料的查阅、收集、整理，并撰写文献综述、开题报告、外文资料翻译 12月5日—1月20日 确定基本设计方案
2 超声波检测机理研究 1月21日—3月1日
3 石油钻杆接头实例故障超声波检测 3月2日—3月15日
4 撰写论文，整理相关表格资料 3月16日—4月20日
5 准备答辩
开题报告
课题性质 设计□ 论文■ 课题来源 科研□ 教学■ 生产□ 其它□
毕业设计（论文）题目 石油钻杆接头超声波检测方法研究
研究目的及其意义：
随着现代社会工业化程度的高度发展，石油钻杆接头的检测问题已成为各国亟待解决的大课题。解决这个问题的根本措施在于行进中的石油钻杆自动跟踪检测，在危险距离内进行超声波检测。石油钻杆是油气井钻探所用钻具的主要组成部分, 在钻井时承受着拉伸、压缩、扭转弯曲以及冲击等各种交变应力的作用, 其内孔还受到高压泥浆的冲刷和腐蚀, 工况极为复杂，工作条件极其恶劣，因此石油钻杆接头的检测尤为重要。
由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而利用超声波设计的钻杆接头检测系统，可以实现探测到在盲区内障碍物的距离和方向。超声波检测电路往往比较迅速、方便、易于做到声光并茂的听觉和视觉警告，通过实时控制，可以游刃有余地让工作人员采取必要的动作措施，因此在石油钻杆接头的超声波检测的研制上，得到了实际的应用效果。
石油钻杆的超声波检测系统适用于各种型号的钻杆接头，优先用于接头为数字型，内平型，贯眼型三种。首先运用超声波管材探伤的一般方法，然后结合石油钻杆接头的特殊性，逐步提出解决其探伤问题的特殊方法。该套系统应用了微波雷达技术进行探测。即能够方便地知道或观察到以往难以目击的盲区中的物体，做到心中有数，及时防范，从而能集中精力，并采取有效的安全措施。是高科技的产物，它将伴随微电子、光纤、红外技术的进步而得到新的发展。其发展方向为满足,进一步增扩探检测离;降低成本和售价，形成反馈系统，具有极高的使用价值。然后通过超声波检测系统的组成和探伤数据的显示方式，并对数字图像处理的常用方法进行了简要的介绍，然后对实际探伤数据，根据本系统探伤的特点，提出了有效的图像处理和缺陷提取方法。通过对介绍了本探伤系统的应用，对系统实现自动探伤的整体流程作了概括性说明。最后对装置的整体效果作了客观的评价，并对其未来的应用领域和改进措施进行了讨论。
课题从实际的工程项目出发，逐一解决了接头检测存在的难点，最终实现钻杆接头的自动、高效检测。
研究现状 ：
超声波检测系统，应用广泛，目前在市场上呈现了一种各种档次并存，高低搭配的局面。因为它实用性强，技术成熟，所以发展很快。从纯电路模式到使用高速处理器；从单纯轰鸣器报警到显示器显示，语音报警。另外安装使用更加方便，精度及稳定性也有极大提高。在现实生活中的作用越来越大。
(1) 无损检测技术(11(NDT)，又称非破坏检查技术，它是以不损伤被检测物体为前提，利用材料的物理性质因有缺陷而发生变化这一事实，通过一定的检测手段来检测或测量、显示和评估相应的变化，从而了解和评价材料、产品、设备构件直至生物等的性质、状态或内部结构等等。
(2) 超声波检测技术121是无损检测技术的一种，它利用超声波来研究物体内部的结构和缺陷，最早由苏联的萨哈诺夫于1929年提出来，经过几十年的发展，如今已经比较成熟我国从五十年代开始引进超声探伤技术对金属材料及其制品进行探伤。现在，该技术已在各个工业部门得到了普遍应用，并产生了大批的专业技术人员，进行了大量的研究开发工作，在某些方面已具有较高的水平。我国已经制定了各种探伤标准，促进了探伤工业的逐步规范化。
(3) 在四五十年代有了进一步的发展，它们使用了超声波探头、处理器、液晶荧屏显示器
这一代产品较前两代有了质的飞跃，特别是荧屏显示的使用表明开始出现动态显示系统。超声波探头及处理器就开始工作，显示器上就会出现所检测的接头动态显示，色彩清晰漂亮，外表美观，安装很方便。不过液晶显示器外观虽精巧，但灵敏度较高，抗干扰能力不强，所以误报也较多。
(4) 在综合前几代的优点检测系统则使用超声波探头、处理器、魔幻镜显示器，采用了最新仿生超声雷达技术，配以高速电脑控制，可全天候准确地测知石油钻杆接头，并以不同等级的声音提示和直观的显示提醒工作人员。免提电话结合起来，并设计了语音功能，是目前市面上比较先进的检测雷达系统。而且颜色款式多样，不过造价较高。
(5) 近些年则使用超声波探头、后视摄像机、控制器、监视器
超声波信号接入显示控制器，同时将视频监视子系统中的摄像探头信号接入显示控制器，通过安装的检测系统显示控制器的自动切换电路、字符叠加器、微处理器，将显示控制器的输出再接入监视器，这样实现自动切换图像、监视、超声波检测、自动报警等功能。超声无损检测是以超声波作为采集信息的手段，在不损坏被测对象的情况下探测其内部缺陷的方法。由于超声波独特的物理特性(穿透力强、集束性好、信息携带量大等)，使其易于实现快速准确的在线无损检测和无损诊断，因而在工业、农业、国防、生物医药和科学研究等方面得到了广泛的应用。
生产超声波传感器的主要材料的价格一直居高不下，成为探测器推广应用的瓶颈。可以预见，随着新材料、新工艺在探测器制作中的应用，使低价格、高性能的探测器的实现和普及成为可能。由于现在国外的产品技术高，精度高，但是不适合中国的国情，而且价格昂。因此，特此研究一种高性能而且价格低廉的石油钻杆接头超声波检测系统，来适应当今国内行情。
预期结果：
完成对石油钻杆接头超声波检测的方法，熟练掌握单片机及超声波检测的相关知识，并且，通过本次毕业论文的撰写，会使我的各方面专业知识都有很大的提升，尤其是对设计的整体把握和资料的查阅整理等方面。
研究内容：
第一：掌握单片机的基础知识和超声波检测的相关知识
第二：系统硬件的电路设计
第三：系统软件的设计
第四：超声波发射器的选择
第五：通过查阅相关资料，分析影响超声波检测的误差的原因，提高系统精度。
研究方案：
通过查阅相关资料，进行对超声波检测机理和超声波检测新型发展及趋势的研究。然后在将超声波检测应用到石油钻杆接头检测中，以石油钻杆接头的具体故障为例展开论述。最后在阅读中英文文献资料，研究超声波用于检测的原理，并完成对石油钻杆接头具体故障的检测实例研究，最后进行论文撰写。
进度安排：
毕业设计（论文）各阶段内容 时间安排 备注
资料的查阅、收集、整理，并撰写文献综述、开题报告、外文资料翻译 12月5日—1月20日 确定基本设计方案
超声波检测机理研究 1月21日—3月1日
石油钻杆接头实例故障超声波检测 3月2日—3月15日
撰写论文，整理相关表格资料 3月16日—4月20日
准备答辩 4月21日—5月1日
参考文献：
[1] 中国机械工程学会无损检测学会编．无损检溯概论[M]．北京：机械工业出版社。1993．
[2] 李文娟. 一种基于超声波的检测系统设计［J］.自动化博览，2007（6）.
[3] 应崇福．超声学[M]．北京：科学出版社，1993．
[4] 王晓娟.简易探测器的设计与实现［J］.科技信息(科学教研), 2008,(04).
[5] 中国无损检测学会．超声波探伤[M]．北京：机械工业出版社，1987．
[6] 马崇．超声波110FD检测技术[J]．华北电力技术，2003, (9)：31-33．
[7] 沈建中．超声波成像技术在无损检测中的应用[J]．无损检测，1994．
[8] 章毓晋．图像处理和分析基础[M]．北京：高等教育出版社，2002．7．
[9] 沈庭芝，方子文．数字图像处理及模式识别，1998．6
[10] 贺瑞强 ,王民. 基于AT89S51单片机的超声波检测系统的设计与研究 ［J］, 榆林学院学报, 2009, (02).
石油钻杆接头超声波检测方法研究
摘 要
石油钻杆接头是石油开采中重要的专用部件之一。为保证在井下的安全使用，接头不允许有超过标准的缺陷存在。因此，对石油钻杆接头进行缺陷检测已成为其生产中不可缺少的环节。超声检测是应用于钻杆接头缺陷检测的主要方法之一。
由于钻杆接头的形状复杂、规格较多，同时从使用安全性考虑，又必须对横向和纵向缺陷进行100％探伤，因此，对钻杆接头进行超声波检测具有一定的难度。在实际生产中，大都采用手工探伤方式进行检测；而手工探伤存在生产效率低、探伤质量难等问题。所以，本课题设计了适用于实际生产的钻杆接头超声自动检测系统，它对保证钻杆接头的安全使用具有重要意义。
本论文主要分四部分讨论了对石油钻杆接头超声波检测方法的研究。
第一部分首先阐述了超声波管材探伤的一般方法，然后结合石油钻杆接头的特殊性，逐步提出解决其探伤问题的特殊方法。
第二部分首先介绍了超声波检测系统的组成和探伤数据的显示方式，并对数字图像处理的常用方法进行了简要的介绍；然后对实际探伤数据，根据本系统探伤的特点，提出了有效的图像处理和缺陷提取方法。
第三部分简要介绍了本探伤系统的应用，对系统实现自动探伤的整体流程作了概括性说明。
第四部分对装置的整体效果作了客观的评价，并对其未来的应用领域和改进措施进行了讨论。
论文从实际的工程项目出发，逐一解决了接头检测存在的难点，最终实现了钻杆接头的自动、高效检测。给出了系统的改进方案。
关键词：石油钻杆接头；探头组；探头架 ；图像处理；A扫描；B扫描
Abstract
Oil drill pipe joints is one of the specially designed components for oil exploration. In order to ensure safe use in underground, the connector does not allow more than the standard defects. Therefore, an indispensable component in the defect detection has become for the production of oil drill pipe joints. Ultrasonic testing is one of the main methods used in defect detection of drill pipe joints.
As the drill pipe joint of complex shape, high specifications: at the same time from the use of security considerations, and must be on the transverse and longitudinal defects were 100% flaw, therefore, on drill pipe joints by ultrasonic detection with a certain degree of difficulty. In practical production, mostly by manual inspection methods were detected; and manual testing in low production efficiency, difficult issues such as the inspection quality. Therefore, this paper developed a suitable for practical production of drill pipe ultrasonic automatic test system, it is to ensure the safe use of drill pipe joint has important significance.
This paper is mainly divided into four parts to discuss the petroleum drill rod joint of ultrasonic detection method research.
The second part introduces the ultrasonic detection system and the testing data is displayed, and the commonly used digital image processing methods are introduced briefly; then the actual testing data, according to the system flaw characteristic, put forward the effective image processing and defect extraction method.
The third part introduces the testing system application, on the system to realize the automatic flaw detection of the overall process of the general description.
The fourth part of the device 's overall effect to make objective evaluation, and the future of its application and improvement measures are discussed.
The paper from the actual project, solving the joint detection difficulties, finally realizes the automatic, efficient detection of drill pipe joint. the system improvement program.
Key words：Petroleum drill rod joint; probe; the probe bracket; image processing; A scanning; B scanning
目录
摘 要 1
1 绪论 1
1.1 超声波检测的概要 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 本论文的主要工作 2
2 超声波检测的基本原理 2
2.1 超声波传感器 2
2.2超声波探伤基本方法 3
2.3 超声波检测的常用方法 5
3 系统组成 7
3.1超声波检测技术 7
3.2检测系统的组成 8
3.3 数据显示方法 9
3.4探伤数据的显示 10
3.5 探伤图像处理及滤波算法 11
4 系统的硬件设计 13
4.1 单片机系统及显示电路 14
4.1.1 芯片74LS244 14
4.1.2 四位共阳极LED数码管 14
4.1.3 单片机系统及显示电路 15
4.2 超声波发射电路 15
4.2.1 超声波换能器 16
4.2.2 芯片74LS04 17
4.3 超声波检测接收电路 17
4.3.1 超声波检测接收电路 17
4.3.2 芯片CX20106A 18
5 系统的设计 19
5.1 主函数 21
5.2 超声波发生子函数和超声波接收中断函数 22
6软硬件调试及性能 23
6.1元器件的焊接 23
6.2 电路调试与分析 23
7结语 24
参考文献 25
致 谢 26
川公网安备: 51019002004831号