CN105929451A - 一种声波接收装置以及声波接收系统 - Google Patents

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王秀明
丛建生
戴郁郁
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Abstract

本发明的示例性实施例涉及一种声波接收装置以及声波接收系统，所述声波接收装置包括：至少一个声波接收换能器、接收与采集电路、前端插接单元以及后端插接单元，其特征在于，所述至少一个声波接收换能器的一端与所述接收与采集电路电耦合，所述接收与采集电路分别与所述前端插接单元以及所述后端插接单元电耦合，所述前端插接单元与所述后端插接单元的形状相匹配，以便在将所述前端插接单元以及所述后端插接单元插接在一起时，形成密闭的电耦合。根据本发明的示例性实施例提供的一种声波接收装置以及声波接收系统，有利于实现多个声波接收装置的稳固、密封的串行级联，能够工作在井下高温高压的环境，并满足井眼空间和声学结构设计的要求。

Description

一种声波接收装置以及声波接收系统
技术领域
本发明的示例性实施例涉及石油声波测井技术领域，更加具体的，涉及一种声波接收装置以及声波接收系统。
背景技术
经过长期的发展，声波在测井技术领域中的应用，由最初的只获取纵波的速度到现在的需要获取全息声波。这对声波测井仪器的要求也越来越高，从最初的轴向上两个声波接收换能器到现有的水平圆周方向和轴向的N*M个声波接收换能器。越来越多的声波接收换能器需要安装在空间有限的测井仪器上，并且对越来越多样的接收方式的需求也日益增加。
因此，迫切需要提出一种能够彼此串联的声波接收装置以及声波接收系统，其能够工作在井下高温高压的环境，并满足井眼空间和声学结构设计的要求。
发明内容
本发明的示例性实施例提供了一种声波接收装置以及声波接收系统，其有利于实现多个声波接收装置的稳固、密封的串行级联，能够工作在井下高温高压的环境，并满足井眼空间和声学结构设计的要求。
根据本发明的一方面，提供了一种声波接收装置，包括：至少一个声波接收换能器、接收与采集电路、前端插接单元以及后端插接单元，其中，所述至少一个声波接收换能器的一端与所述接收与采集电路电耦合，所述接收与采集电路分别与所述前端插接单元以及所述后端插接单元电耦合，所述前端插接单元与所述后端插接单元的形状相匹配，以便在将所述前端插接单元以及所述后端插接单元插接在一起时，形成密闭的电耦合。
根据本发明的示例性实施例，多个声波接收换能器在所述声波接收装置的径向平面上按圆周排列。
根据本发明的示例性实施例，所述声波接收装置还包括：皮囊以及金属外壳，所述皮囊设置在所述接收与采集电路外侧，所述金属外壳设置在所述皮囊外侧。
根据本发明的示例性实施例，所述声波接收装置还包括：换能器外壳，所述换能器外壳设置在所述至少一个声波接收换能器的外侧，所述换能器外壳由透声的耐高压、耐高温材料制成。
根据本发明的示例性实施例，所述声波接收装置还包括：第一腔体和第二腔体，其中，所述至少一个声波接收换能器设置在所述第一腔体中，所述接收与采集电路设置在所述第二腔体中，所述第一腔体和所述第二腔体彼此隔离，或者所述第一腔体和所述第二腔体彼此贯通。
根据本发明的示例性实施例，所述接收与采集电路包括：前置放大器、滤波器、自动增益调节器以及模数转换器，所述前置放大器用于对所述接收与采集电路接收的信号进行放大，所述滤波器用于对所述前置放大器输出的信号进行滤波，所述自动增益调节器用于对所述滤波器输出的信号进行增益调节，所述模数转换器用于将所述自动增益调节器输出的模拟信号转换为数字信号。
根据本发明的示例性实施例，所述前端插接单元的端部设置有公接头，所述前端插接单元包括第一外侧壁和第二外侧壁，其中，所述第一外侧壁上设置有第一凸环，所述第二外侧壁上设置有第一凹槽，所述第一凹槽中设置有第二凹槽。
根据本发明的示例性实施例，所述后端插接单元的端部设置有母接头，所述皮囊内侧设置有与所述第一凸环的形状相匹配的第三凹槽，所述金属外壳内侧设置有分别与第一凹槽以及第二凹槽的形状相匹配的第二凸环以及第三凸环。
根据本发明的示例性实施例，所述接收与采集电路分别与所述前端插接单元以及所述后端插接单元通过至少一路总线电耦合。
根据本发明的另一方面，提供了一种声波接收系统，包括多个如上所述的声波接收装置，所述多个声波接收装置彼此串联。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为根据本发明的实施例的包括两个彼此串联的声波接收装置的声波接收系统的正面剖视图；
图2为图1中的一个声波接收装置沿A-A方向的剖面图；以及
图3为根据本发明的实施例的接收与采集电路的结构框图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他的实施例，都属于本发明保护的范围。
此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指两个或更多。此处，术语“第一”、“第二”等仅用于区分不同的部件或者步骤，不应理解为是对部件或者步骤的具体限定。
下面通过附图和实施例，对本发明示例性实施例的技术方案做进一步的详细描述。
图1示出了根据本发明的实施例的包括两个彼此串联的声波接收装置的声波接收系统的正面剖视图。如图1所示，两个声波接收装置的结构相同，并可彼此串行级联。
尽管图1中所示的声波接收系统仅包括两个彼此串联的声波接收装置，本领域技术人员不难理解，根据本发明实施例的声波接收系统还可由包括大于两个的彼此相同的声波接收装置，并且这些声波接收装置可以彼此串行级联。
由于根据本发明实施例的声波接收系统所包含的多个声波接收装置彼此相同，以下将会对单个声波接收装置的结构做出详细的介绍。
如图1所示，根据本发明实施例的声波接收装置包括：至少一个声波接收换能器11、接收与采集电路12、前端插接单元13以及后端插接单元14。其中，声波接收换能器11一般为压电晶体式的传感器。
具体地，至少一个声波接收换能器11的一端与接收与采集电路12电耦合，例如，至少一个声波接收换能器11的一端插接在接收与采集电路12上，从而实现至少一个声波接收换能器11和接收与采集电路12的电耦合。接收与采集电路12分别与前端插接单元13以及后端插接单元14电耦合，前端插接单元13与后端插接单元14的形状相匹配，以便在将另一个声波接收装置的前端插接单元13以及一个声波接收装置的后端插接单元14插接在一起时，在两个相邻的声波接收装置之间形成密闭的电耦合。
由此，根据本发明实施例的声波接收装置，有利于实现多个声波接收装置的稳固、密封的串行级联，能够工作在井下高温高压的环境，并满足井眼空间和声学结构设计的要求。当将根据本发明实施例的多个声波接收装置串联以形成声波接收系统时，所述声波接收系统能够实现多个声波接收装置的稳固、密封的串行级联，能够工作在井下高温高压的环境，并满足井眼空间和声学结构设计的要求。
如图1所示，声波接收装置还可包括皮囊121以及金属外壳122。其中，皮囊121设置在接收与采集电路12外侧，从而可降低井内高温对接收与采集电路12造成的影响。金属外壳122设置在皮囊121外侧，从而可降低井内高压对接收与采集电路12造成的影响。
如图1所示，声波接收装置还可包括换能器外壳。换能器外壳可设置在至少一个声波接收换能器11的外侧，该换能器外壳可由透声的耐高压、耐高温材料制成，以使得声波换能器11与井内高温、高压的泥浆隔离。
在一些实施例中，声波接收装置还可包括第一腔体和第二腔体，其中，至少一个声波接收换能器11设置在第一腔体中，接收与采集电路12设置在第二腔体中。当第一腔体与第二腔体彼此贯通时，由于第一腔体中的压力较高，接收与采集电路12的电路设计除了要满足高温的要求之外，还要能承压。
为了降低对接收与采集电路12的承压性能的需求，第一腔体和第二腔体可彼此隔离。例如，第一腔体和第二腔体可通过承压接头连接，从而在第一腔体和第二腔体中形成不同的压力。
如图1所示，前端插接单元13的端部设置有公接头131。前端插接单元包括第一外侧壁132和第二外侧壁133，其中，第一外侧壁132和第二外侧壁133的内径不同。第一外侧壁132上设置有第一凸环134，第二外侧壁133上设置有第一凹槽135。第一凹槽135中设置有第二凹槽136。如图1所示，可将第一凹槽135设置得较宽但是较浅，而将第二凹槽136设置得较窄但是较深。
如图1所示，后端插接单元14的端部设置有母接头141。皮囊121内侧设置有与第一凸环134的形状相匹配的第三凹槽142，从而有助于增加声波接收装置串联时的密封性。金属外壳122内侧设置有分别与第一凹槽135以及第二凹槽136的形状相匹配的第二凸环143以及第三凸环144，从而有助于增加声波接收装置串联时的稳固性。
根据本发明的示例性实施例，接收与采集电路12分别与前端插接单元13以及后端插接单元14通过至少一路总线电耦合。例如，接收与采集电路12分别与前端插接单元13以及后端插接单元14通过至少一路CAN、RS485或LVDS串行总线电耦合。在将多个声波接收装置串联时，多个声波接收装置中的接收与采集电路12可通过至少一路总线电耦合。此时，至少一路总线上可以分时传输多个声波接收装置上的数字声波信号。
图2示出了图1中的一个声波接收装置沿A-A方向的剖面图。
如图2所示，四个声波接收换能器11在声波接收装置的径向平面上按圆周排列，即相邻声波接收换能器11在声波接收装置的径向平面上的圆心角为90度。
值得注意的是，当仅有一个声波接收换能器11时，该声波接收换能器11可设置在声波接收装置的径向平面上的中心位置。而声波接收换能器11在声波接收装置的轴向上的分布可通过将多个声波接收装置串联实现。
图3示出了根据本发明的实施例的接收与采集电路的结构框图。
如图3所示，接收与采集电路12可包括前置放大器123、滤波器124、自动增益调节器125以及模数转换器126。
具体地，前置放大器123用于对接收与采集电路12接收的信号进行放大。滤波器124用于对前置放大器123输出的信号进行滤波。自动增益调节器125用于对滤波器124输出的信号进行增益调节。模数转换器126用于将自动增益调节器125输出的模拟信号转换为数字信号。
由此，根据本发明实施例的接收与采集电路12可为后续模块提供较佳的数字信号，从而可改善根据本发明实施例的声波接收装置以及声波接收系统的整体性能。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种声波接收装置，包括：至少一个声波接收换能器、接收与采集电路、前端插接单元以及后端插接单元，其特征在于，所述至少一个声波接收换能器的一端与所述接收与采集电路电耦合，所述接收与采集电路分别与所述前端插接单元以及所述后端插接单元电耦合，所述前端插接单元与所述后端插接单元的形状相匹配，以便在将所述前端插接单元以及所述后端插接单元插接在一起时，形成密闭的电耦合。
2.根据权利要求1所述的声波接收装置，其中，多个声波接收换能器在所述声波接收装置的径向平面上按圆周排列。
3.根据权利要求1或者2所述的声波接收装置，还包括：皮囊以及金属外壳，所述皮囊设置在所述接收与采集电路外侧，所述金属外壳设置在所述皮囊外侧。
4.根据权利要求3所述的声波接收装置，还包括：换能器外壳，所述换能器外壳设置在所述至少一个声波接收换能器的外侧，所述换能器外壳由透声的耐高压、耐高温材料制成。
5.根据权利要求4所述的声波接收装置，还包括：第一腔体和第二腔体，其中，所述至少一个声波接收换能器设置在所述第一腔体中，所述接收与采集电路设置在所述第二腔体中，所述第一腔体和所述第二腔体彼此隔离，或者所述第一腔体和所述第二腔体彼此贯通。
6.根据权利要求3所述的声波接收装置，其中，所述接收与采集电路包括：前置放大器、滤波器、自动增益调节器以及模数转换器，所述前置放大器用于对所述接收与采集电路接收的信号进行放大，所述滤波器用于对所述前置放大器输出的信号进行滤波，所述自动增益调节器用于对所述滤波器输出的信号进行增益调节，所述模数转换器用于将所述自动增益调节器输出的模拟信号转换为数字信号。
7.根据权利要求3所述的声波接收装置，其中，所述前端插接单元的端部设置有公接头，所述前端插接单元包括第一外侧壁和第二外侧壁，其中，所述第一外侧壁上设置有第一凸环，所述第二外侧壁上设置有第一凹槽，所述第一凹槽中设置有第二凹槽。
8.根据权利要求7所述的声波接收装置，其中，所述后端插接单元的端部设置有母接头，所述皮囊内侧设置有与所述第一凸环的形状相匹配的第三凹槽，所述金属外壳内侧设置有分别与第一凹槽以及第二凹槽的形状相匹配的第二凸环以及第三凸环。
9.根据权利要求1或者2所述的声波接收装置，其中，所述接收与采集电路分别与所述前端插接单元以及所述后端插接单元通过至少一路总线电耦合。
10.一种声波接收系统，包括多个如权利要求1-9任一所述的声波接收装置，所述多个声波接收装置彼此串联。
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