稠油出砂信号去噪分析
稠油出砂信号去噪分析
李兵祥1，樊超2，张维娜1，张微1
（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）
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
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
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
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
数据显示，小波变换具有很好的去噪效果。
关键词：压电式超声波传感器；小波变换；去噪
中图分类号: TE8 文献标识码: B
0 引言
随着电子工业的发展，逻辑电路集成度越来越高；并且
电子仪器设备向小型化、便携性发展，结构日益紧凑，提高芯
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
线密度是发展趋势。此外，以大型白光LED 为代表的大功率集
成电路(IGBT) 输入功率不断提高，产生热量随功率提高而增
大。这些发展趋势对电子系统可靠性提出更高要求。
电子封装是保障电子系统可靠性的重要环节，而封装材
料则至关紧要。首先，在服役过程中，半导体芯片与基板由于
热失配产生非常大交变应力，线膨胀差越大，热交变应力越
大，导线因疲劳脱焊概率越大。再者，高密度器件和布线或者
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
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
载的电子系统，在过载条件下, 静力载荷和剧烈震动能够导
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
震动疲劳导致失效的电子系统已经占总报废量的27%. 可见，
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
因素。
1 实验方法
采用快速固化注浆成型工艺，将山东潍坊公司牌号为
F150 和F300，纯度高于99% 的SiC 粉末配制成SiC 固含量为
55vol.% 浆料，注入模具中凝胶固化。SiC 坯体经干燥后在箱
式炉中于1300℃空气气氛中进行预烧结，保温120min，随炉
冷却后得到100mm×100mm×12mm 的多孔坯体。采用阿基米
德法测量坯体气孔率。把干燥的SiC 坯体平放在石墨坩埚中，
坯体上表面放置适量Al 合金2021. 将式样放入真空气氛炉
内，填充N2 至1atm 后，以10℃ /min 速率加热至1000℃，保
温90min, 冷却后取出样品，进行测试样品加工。
复合材料物相组成由SHIMADZU Lab-X XRD-6000 衍射
花样测定，实验使用Cu Kα 谱线，加速电压40KV，2θ 从
20°～ 80° ；采用三点弯曲法测量试样的抗弯强度和弹性
模量，测试方法参照GB/T10700-2006. 使用单边切口梁法
测量材料断裂韧性，测量方法参照ASTM E1820-5a，使用仪
器为CRIMS DDL10 万能力学试验机；复合材料热导率与线膨
胀系数分别由LINSEIS LFA-1000 高温激光闪光热导仪以及
LINSEIS L75 型线膨胀仪测量，测量温度范围20℃ ~150℃ .
试样断口采用JSM 6701F 型扫描电子显微镜以及Olympus
BX51M 金相显微镜观测，其中金相试样表面抛光处理。定量测
量数据均取10 个样品测量值取算术平均。
2 结果与讨论
复合材料制备与表征
由阿基米德法测得经过1300℃空气气氛烧结后，多孔陶
瓷坯体显气孔率为39.3vol.%. 亦即SiC 增强相占据复合材
料表观体积大于60vol.%, 大于浆料中SiC 55vol.%，增大
的原因有两个，一是坯体干燥脱水过程中，坯体收缩；二是在
烧结过程中SiC 表面氧化，见式1), 2):
SiC+O2(g)=SiO2+CO(g) 1)
SiC+O2(g)=SiO2+CO2(g) 2)
生成的SiO2 相较于SiC 体积膨胀。
复合材料质量密度由阿基米德法测得为2.96g/cm3, 略
高于2021 合金，低于Al2O3,SiC 和AlN 陶瓷.
XRD 衍射花样. 主晶相为SiC,Al, 有强度较弱的Si,
Al2O3 晶体特征峰。说明在熔渗过程中，发生有镁铝还原SiO2
化学反应，见式3 ：
SiO2+Mg+Al=Si+MgAl2O4+Si 3)
未检测到SiO2, 可能是氧化改性得到的是SiO2 为非晶态，
且含量低，无特征衍射峰。
复合材料显微结构，材料宏观上均匀，无明显缺陷。Al 合
金相成网状，分布于SiC 颗粒与颗粒之间；有大量SiC 颗粒
之间形成烧结颈相连通。金相显微镜下，可以观察到SiC 颗
粒与Al 基体之间存在2 ～ 3μm 过度层。过度层为上述反应
生成镁铝尖晶石和SiO2, 厚度较为均匀，边沿有Si 析出。复
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
裂。
3 结论
采用传统陶瓷成型工艺结合无压熔渗技术，可以制备宏
观上均匀、各向同性，SiC vol.%>60% 的SiC/Al 复合材料。
SiC 增强体经过表面氧化改性处理，制备所得复合材料主要物
相为SiC, Al, Mg2Si, MgAl2O4, 可能含有非晶态SiO2; 界
面洁净，微观上局部构成双连通结构，充分发挥SiC 物质相和
Al 合金相的高导热优势；由于SiC 增强体形成刚性骨架，有
效约束了Al 合金相受热膨胀，复合材料线膨胀系数降至Al
合金的1/4，和Ga-As 系化合物半导体线膨胀一致；刚性骨架
有利于提高复
