مهدی ایزدی

مهدی ایزدی


تاریخ انتشار : Publish : نسخه قابل چاپ Print

پایان­نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی برق گرایش قدرت


عنوان :

بهبود کالیبراسیون سنسورهای شتاب­سنج MEMS مورد استفاده در ابزار اندازه­گیری حین حفاری

 

استاد راهنما:

دکتر محمد حسن مرادی

 

استاد مشاور:

دکتر حمیدرضا کرمی

 

نگارش:

مهدی ایزدی


زمان برگزاري:

11/7/1394

ساعت 17


چكيده:

امروزه به منظور افزایش بهره برداری از ذخایر زیرزمینی نفت از حفاری جهت­دار استفاده می­شود. اطلاع دقیق از موقعیت فضایی (قوس افقی و میزان انحراف) در حفاری جهت­دار چاه­های نفت، امری ضروری است که این امر توسط ابزار اندازه­گیری حین حفاری تحقق    می­یابد. قوس افقی زاويه­ي بين تصوير مسير حفاری چاه و جهت شمال مغناطيسي در صفحه­ی افقی به صورت ساعتگرد و میزان انحراف، زاويه­ي بين خط قائم و مسير حفاري چاه می­باشد. برای اندازه­گیری این زوایا از شتاب­سنج­ها و مغناطیس­سنج­های ساخته­شده با فن­آوری سیستم­های میکروالکترومکانیکی استفاده می­شود. فن­آوری سیستم­های میکروالکترومکانیکی ترکیب میکروالکترونیک ( مدارهای مجتمع الکترونیکی ) با ماشین­کاری میکرونی و سیستم­های مکانیکی پیچیده می­باشد. مدارهای مجتمع می­توانند به عنوان مغز متفکر این سیستم­ها باشند که با اضافه کردن چشم و بازو می­توانند محیط اطرافشان را حس کرده و کنترل نمایند. استفاده از این سنسورها،  مصرف انرژی، هزینه­، حجم و وزن را کاهش و قابلیت اطمینان و سرعت را افزایش می­دهد اما اندازه­گیری آنها با خطاهایی همراه است. لذا براي کاهش این خطاها و بهبود دقت اندازه­گیری، کالیبره کردن این سنسورها علاوه بر کالیبراسیون تولید کننده الزامی است. در این پایان­نامه چهار روش برای کالیبراسیون سنسورهای شتاب­سنج سيستم­هاي ميكروالكترومكانيكي ارائه شده است. برای این منظور مدل ریاضی­ای برای شتاب­سنج در نظر گرفته شده و پارامترهای مدل ( ضریب مقیاس، بایاس و عدم تنظیم محورها ) با روش­های حداقل مربعات خطا، شبکه­ی عصبی مصنوعی و الگوریتم بهینه­سازی تجمع ذرات  )به دو طریق(  تعیین می­شوند. ملاک تعیین پارامترهای مدل تطبیق مولفه­های خروجی سنسور شتاب­سنج با مولفه­های شتاب واقعی تا حد امکان می باشد. نتایج نشان می­دهد که این روش­ها منجر به استخراج مدل­هایی با خطای کمتر شده و عملکرد سنسور شتاب بهبود بخشیده شده است.

واژه­های کلیدی:  کالیبراسیون، شتاب­سنج سیستم­های میکروالکترومکانیکی، اندازه­گیری حین حفاری، الگوریتم بهینه­سازی تجمع ذرات

Abstract:

    Today, in order to enhance the operation of underground oil reserves directional drilling is used.The precise knowledge of the spatial position (Inclination and Azimuth)  in directional drilling of oil wells is essential that this  be achieved by Measurment- While- Drilling (MWD) tool. Azimuth is the angle between the well drilling path image and magnetic north direction in the horizontal plane clockwise and Inclination is the angle between vertical line and path of drilling well. To measure this angles, the Accelerometer and Magnetometer built with  Microelectromechanical Systems (MEMS) technology are used. Microelectromechanical Systems technology is combination  of microelectronics (electronic integrated circuits) with micromachining and complex mechanical systems. Integrated circuits can be used as the pensive brain of this system that by adding eye and arm can sense their environment and control it. Using this sensors, decrease power consumption, cost, size and weight and increases the reliability and speed but their measurement associated with errors. Therefore, to reduce this errors and improve measurement accuracy, this sensors is required to be calibrated in addition to the manufacturer's calibration. In this thesis four calibration method for microelectromechanical systems accelerometer sensor is offered. For this purpose the mathematical model for the accelerometer is considered and model parameters (scale factor, bias and misalignment of the axes) are determined with least-square error methods, artificial neural network and particle swarm optimization algorithm (in two ways). The determining criteria of model parameters is matching output components of accelerometer sensor as much as possible with real acceleration components. The results show that this method leads to models with fewer errors and the performance of acceleration sensor is improved.

Key Words: Calibration, Microelectromechanical Systems accelerometer, Measurment-While-Drilling,Particle swarm optimization algorithm

مشخصات فردی:                                                                                

·         نام و نام خانوادگی: مهدی ایزدی

·         نام پدر: جهانگیر

·         تاریخ تولد: 21/11/66

·         وضعیت تاهل: مجرد

·         شماره ی شناسنامه: 16559

·         شماره ملی: 3875720679

·         شماره تماس: 09307652819 - 09180125201

·         پست الکترونیک: m.izadi66epe@gmail.com

 

سوابق تحصیلی:

·         کارشناسی ارشد در رشته ی برق گرایش قدرت با معدل 43/17 حین تحصیل

دانشکده ی مهندسی دانشگاه بوعلی سینای همدان

عنوان پروژه پایان نامه:

« بهبود کالیبراسون سنسورهای شتاب سنج MEMS  مورد استفاده در ابزار اندازه گیری حین حفاری»

·         کارشناسی در رشته برق گرایش قدرت با معدل 75/14، سال 91

دانشکده ی مهندسی دانشگاه بوعلی سینای همدان

عنوان پروژه پایان نامه:

·         «روش اغتشاش و مشاهده P&O (Perturbation and Observation)  و امپدانس افزایشی         (Incrimental Conductance) IC در ردیابی حداکثر توان پنل های خورشیدی» با اخذ نمره ی 19

·         دیپلم ریاضی فیزیک با معدل 15/18، سال 84

 

سوابق کاری:

·         تدریس خصوصی ریاضیات دبیرستان، پیش دانشگاهی و دانشگاه و همچنین دروس تخصصی برق

·         ترجمه متون و مقالات انگلیسی

·         همکاری در طراحی و نظارت تاسیسات الکتریکی چند دستگاه آپارتمان

 

 

گواهینامه ها:

·         «کارور PLC» از سازمان فنی و حرفه ای در سال 92

·         «ابزار دقیق و اتوماسیون صنعتی» از سازمان فنی و حرفه ای با نمره ی 85 در سال 91

·         «هیدرولیک» از سازمان فنی و حرفه ای با نمره ی 88 در سال 91

·         «پنوماتیک» از سازمان فنی و حرفه ای با نمره ی 88 در سال 91

·         «نرم افزار PSpice» از سازمان فنی و حرفه ای با نمره ی 5/99 در سال 89

·         «نرم افزار Matlab» از سازمان فنی و حرفه ای با نمره ی 5/84 در سال 87

 

مهارتهای کامپیوتر:

·         مجموعه نرم افزارهای Office: Word و Excel و Power Point

·         نرم افزار نقشه کشی Autocad

·         نرم افزار محاسبات روشنایی Dialux

·         نرم افزار تحلیل و بررسی سیستم های قدرت Digsilent

·         نرم افزار شبیه سازی سیستم های قدرت Pscad

·         نرم افزار شبیه سازی مدارات الکترونیک قدرت و ماشینهای الکتریکی Psim

·         نرم افزار شبیه سازی سیستم های توان الکتریکی Etap

·         زبان برنامه نویسی C و MATLAB

·         نرم افزار تحلیل مدارات الکترونیکی Proteus

·         نرم افزار تحلیل مدارات الکتریکی PSpice

·         نرم افزار جامع Matlab

·         میکروکنترل  AVR

·         پردازش سیگنال های دیجیتال DSP

·         کنترل فازی ، شبکه های عصبی، روش های بهینه سازی، هوش مصنوعی و سیستم های کارشناس

 

مهارتهای زبان:

·         فارسی: زبان مادری

·         انگلیسی: خوب ( خواندن: خیلی خوب/  نوشتن: خوب/  مکالمه: متوسط)

·         آذری: متوسط

·         عربی: متوسط

 

 

سوابق پژوهشی و تحقیقاتی:

·         پروژه ی تاسیسات الکتریکی شامل طراحی سیستم برق ، تلفن ، روشنایی ، آنتن ، اعلام حریق ، فن،  بلندگو و سیستم هشداردهنده و همچنین رایزر دیاگرام و تابلو برق و روشنایی

·         پژوهش در زمینه ی سیستم های تولید برق فتوولتاییک dc و همچنین ac متصل به شبکه ی سه فاز و همچنین مبدل های DC-DC و اینورترها

·         آشنایی با شتاب سنج ها و مغناطیس سنج های سیستم های میکروالکترومکانیکی MEMS

·         آشنایی با سیستم های اندازه گیری حین حفاری MWD  ((Measurment While Drilling   در حفاری جهتدار چاه های نفت

·         آشنایی با واحدهای اندازه گیری اینرسی IMU (Inertial Measurement Unit)  در سیستم های ناوبری اینرسی  INS  (Inertial Navigation System)به منظور تعیین موقعیت فضایی ( میزان انحراف Inclinationو قوس افقی Azimuth ) در سیستم های هدایت و کنترل موشک ها و ...

·         عضو سازمان بسیج مهندسین استان همدان