CN111075434B - 一种用于声波测井仪阵列化接收声系现场检测的便携式声源装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于声波测井仪阵列化接收声系现场检测的便携式声源装置及其使用方法，包括控制箱、探头贴合结构和若干声发射探头；控制箱用于输出驱动声发射探头的电信号；探头贴合结构用于固定声发射探头，使声发射探头与待测阵列化接收声系的声窗部位贴合；声发射探头用于将控制箱输出的电信号转换为声波。本发明便携式声源装置提供多路稳定一致的声源信号，将探头贴合结构安装在声波测井仪阵列化接收声系声窗处的外壳上，可以在仪修车间、测井作业现场快速检查诊断阵列化接收声系各采集通道的工作情况，且具备成本低、体积小、易于携带的特点。
Description
技术领域
本发明属于地球物理测井仪器领域，涉及一种用于声波测井仪阵列化接收声系现场检测的便携式声源装置及其使用方法。
背景技术
电子技术的飞速发展和制造工艺的巨大进步，极大的推动了声波测井仪器的升级换代进程，成像类声波测井仪的规模化商业应用，标志着声波测井技术进入了新的发展阶段。成像类声波测井仪器的最主要特征是采用了阵列化的接收声系，内含多个接收站，每个接收站的周向上平均分布了多个独立的接收传感器探头。声系探头的规模呈几何倍数的增长，给维修人员快速准确检修此类仪器时带来巨大挑战，传统的检测方式已无法满足阵列化接收声系的现场检测需要。
在仪修车间或测井作业现场检查接收声系的传统方法是：仪器整装上电后，使其处于采集工作状态，技术人员敲打接收声系处的金属外壳，借此观察地面系统采集到的不规律噪音，以信号的有无为标准来判断接收声系的好坏。然而，若声系中换能器出现轻度损坏，地面系统依然能够采集到不规律噪音，因此在现场通过这种方式检查接收声系存在较大的局限性。并且人工敲打接收声系外壳，每次敲击的力度、角度和位置的一致性无法保证，造成每次激发声源的幅度、频率不可能相同，那么则无法判断各个接收站的接收特性是否一致。检测阵列化接收声系时，需要提供多道稳定且频率、幅度均一致的声源信号，以便于持续观测各接收通道的接收性能，进而判断声系中的接收探头是否受损。
实验室检测阵列化的接收声系的方法是：将接收声系和水声发射器置于水池中，在水中放置的水声发射器发出稳定的声波信号供其采集，藉此观察阵列化接收声系各接收站的采集效果。然而，由于成本和场地的原因，在仪器维修车间或井场现场无法提供这样的标准条件，所以需要研制一种装置用于辅助阵列化接收声系的检测，并且鉴于其使用环境和推广需要，该装置必须还要具备成本低、体积小、易于携带的特点。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种用于声波测井仪阵列化接收声系现场检测的便携式声源装置及其使用方法，能实现在仪修车间或测井作业现场快速检查声波测井仪阵列化接收声系的工作状态。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种用于声波测井仪阵列化接收声系现场检测的便携式声源装置，包括控制箱、探头贴合结构和若干声发射探头；
控制箱用于输出驱动声发射探头的电信号；探头贴合结构用于固定声发射探头，使声发射探头与待测阵列化接收声系的声窗部位贴合；声发射探头用于将控制箱输出的电信号转换为声波。
优选的，控制箱包括箱体和设在箱体内的锂电池、电压调整板、幅频调整接口电路、信号源电路和功率放大电路；
电压调整板将锂电池输出的直流电压调整为信号源电路和功率放大电路的额定供电电压，分别为信号源电路和功率放大电路供电，信号源电路用于产生原始信号，功率放大电路将信号源电路产生的原始信号进行功率放大后，驱动声发射探头；幅频调整接口电路用于调整信号源电路产生的原始信号的幅度和频率的大小。
优选的，箱体为金属材质，箱体底部固定有环氧树脂绝缘衬板，锂电池、电压调整板、幅频调整接口电路、信号源电路和功率放大电路均固定于环氧树脂绝缘衬板上。
优选的，探头贴合结构包括若干探头贴合结构壳体，各探头贴合结构壳体依次连接在一起，相邻探头贴合结构壳体通过固定轴连接，探头贴合结构壳体能绕固定轴旋转，使用时，各探头贴合结构壳体围成一圆筒形结构；
进一步的，探头贴合结构壳体呈半圆筒形，数量为两个。
进一步的，两侧的探头贴合结构壳体的自由侧设置有把柄，使用时，各探头贴合结构壳体围成一圆筒包覆在待测阵列化接收声系外壳上，两把柄通过连接件连接。
进一步的，探头贴合结构壳体外侧上设有航空插头；声发射探头的两端与探头贴合结构壳体通过沉头式螺栓连接，声发射探头位于探头贴合结构壳体的内侧，声发射探头与航空插头电连接，使用时，航空插头与控制箱电连接。
再进一步的，探头贴合结构壳体上开设有开口，声发射探头两端之间的部分与探头贴合结构壳体上的开口位置对应，开口使声发射探头两端之间的部分能穿出探头贴合结构壳体。
再进一步的，沉头式螺栓位于声发射探头与探头贴合结构之间的部分安装有第一螺母和弹簧，第一螺母位于弹簧和声发射探头之间，沉头式螺栓穿过探头贴合结构壳体的部分上安装有第二螺母。
所述的用于声波测井仪阵列化接收声系现场检测的便携式声源装置的使用方法，使用时，待测阵列化接收声系处于工作状态，将安装有声发射探头的探头贴合结构套在阵列化接收声系的声窗处的外壳上，控制箱发射电信号，经过声发射探头转换为声波供声窗处的接收探头采集，此时在仪器地面操作窗口观察待测阵列化接收声系采集到的声波信号并进行分析，进而判断接收探头和待测阵列化接收声系是否完好。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明所述的用于声波测井仪阵列化接收声系现场检测的便携式声源装置提供多路稳定一致的声源信号，将探头贴合结构安装在声波测井仪阵列化接收声系声窗处的外壳上，可以在仪修车间、测井作业现场快速检查诊断阵列化接收声系各采集通道的工作情况，且具备成本低、体积小、易于携带的特点。
进一步的，本发明设计的探头贴合结构能开合，便于安装，同时其合在一起后成圆筒形，能保证声发射探头与待测阵列化接收声系的声窗部位贴合。
进一步的，探头贴合结构壳体上开设开口，便于使高度比较高的声发射探头背部伸出探头贴合结构壳体外，进一步保证声发射探头与待测阵列化接收声系的声窗部位的贴合度。
进一步的，设置弹簧，在安装好装置后，可以通过调整第二螺母压紧弹簧，从而压紧声发射探头，使其与待测阵列化接收声系的声窗部位紧密贴合。
附图说明
图1为为装置的整体功能框图；
图2为探头贴合结构图；
图3为声发射探头形状图；
图4为声发射探头安装示意图；
图5为用于声波测井仪阵列化接收声系现场检测的便携式声源装置的使用示意图。
图中：100：控制箱；101：锂电池；102：电压调整板；103：幅频调整接口电路；104：信号源电路；105：功率放大电路；106：探头贴合结构；107：声发射探头；201：第一螺栓过孔；202：把柄；203：走线刻槽；204：固定轴；205：开口；206：把柄过孔；207：航空插头；301：第二螺栓过孔；401：第一螺母；403：探头贴合结构壳体；404：第二螺母；405：弹簧；406：沉头式螺栓；501：阵列化接收声系；503：声窗。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明所述的用于声波测井仪阵列化接收声系现场检测的便携式声源装置，包括控制箱100和探头贴合结构106以及若干声发射探头107。控制箱100产生用于驱动声发射探头107的电信号，可在一定范围内调整信号的频率和幅度；探头贴合结构106用于固定声发射探头107，并保证声发射探头107与被测接收声系的声窗部位充分贴合，使得发射的声波尽可能多的被待测阵列式接收声系声窗内部的接收探头接收；声发射探头107将控制箱100输出的电信号转换为声波。
如图1所示，为装置的整体功能框图，控制箱100内含控制电路和电源，用于产生驱动声发射探头107的电信号，探头贴合结构106用于固定声发射探头107并使得声发射探头107与声窗部位紧密贴合。
控制箱100采用金属材质箱体，内部由锂电池101、电压调整板102、幅频调整接口电路103、信号源电路104、功率放大电路105组成；金属箱体底部固定一个环氧树脂绝缘衬板，衬板上开螺丝孔，锂电池101外部套上减震耐温外壳并固定于环氧树脂绝缘衬板上，电压调整板102、幅频调整接口电路103、信号源电路104、功率放大电路105上分别对应有螺丝孔，分别用铜柱将电压调整板102、幅频调整接口电路103、信号源电路104、功率放大电路105固定于环氧树脂绝缘衬板上。
锂电池101可重复充放电，便于控制箱100带到现场使用，电压调整板102将锂电池输出的直流电压调整为信号源电路104、功率放大电路105的额定供电电压，信号源电路104用于产生原始信号，可为正弦波、三角波或方波，并可通过幅频调整接口103调整幅度和频率的大小，功率放大电路105将信号源电路104产生的原始信号进行功率放大后，可直接驱动探头贴合结构106上的多个声发射探头107。
如图2所示，为探头贴合结构106的结构图，本发明实施例中，探头贴合结构106由两块可开合的探头贴合结构壳体403构成，探头贴合结构壳体403是形状呈半圆筒形的铁片，两块铁片一侧通过固定轴204固定在一起并可沿固定轴204旋转，两块铁片能合成一个圆筒。铁片的另一侧边缘位置装有把柄202，把柄202上开有把柄过孔206。铁片上开第一螺栓过孔201使得固定声发射探头107的沉头式螺栓可以穿过，开设开口205使得过高的声发射探头107背部穿过铁片。本发明实施例中，开口205为长方形开口，开口长度方向与探头贴合结构壳体403轴向平行。
在半圆形铁片上设置走线刻槽203用于固定导线，并预留航空插头207便于与控制箱100连接。
图3为声发射探头107的形状图，声发射探头107两端分别开有第二螺栓过孔301。
声发射探头107与探头贴合结构106的装配结构示意图如图4所示，声发射探头107与探头贴合结构壳体403通过沉头式螺栓406连接，沉头式螺栓406依次穿过第二螺栓过孔301和第一螺栓过孔201，沉头式螺栓406位于声发射探头107与探头贴合结构106之间的部分安装有第一螺母404和弹簧405，第一螺母404位于弹簧405和声发射探头107之间，沉头式螺栓406穿过探头贴合结构壳体403的部分上安装有第二螺母401。声发射探头107位置与相应的开口205位置对应。声发射探头107位于探头贴合结构壳体403的内侧，声发射探头107与航空插头207通过走线刻槽203内的导线电连接，航空插头207与控制箱100通过多股低阻抗双绞线连接，连接线外部套上保护胶套以应对较恶劣的现场环境。
安装方法：声发射探头107两端装配的沉头式螺栓406，用第一螺母404固定住，在沉头式螺栓406的第一螺母404的上方套上弹簧405，弹簧由内向外抵在探头贴合结构壳体403上，沉头式螺栓406突出探头贴合结构壳体403的部分安装第二螺母401固定住。
图5为装置的使用示意图，使用时，接收声系处于工作状态，将安装有声发射探头107的探头贴合结构106套在阵列化接收声系501声窗503处的外壳上，声发射探头107位于探头贴合结构壳体403围成的圆筒内，且声发射探头107由弹簧推靠紧贴住声窗503，航空插头207与控制箱100信号连接。控制箱100发射电信号，经过声发射探头107转换为声波供声窗503处的接收探头采集，此时可在仪器地面操作窗口观察接收声系采集到的声波信号并进行分析，进而判断接收探头和声系是否完好。
Claims (7)
1.一种用于声波测井仪阵列化接收声系现场检测的便携式声源装置，其特征在于，包括控制箱(100)、探头贴合结构(106)和若干声发射探头(107)；
控制箱(100)用于输出驱动声发射探头(107)的电信号；探头贴合结构(106)用于固定声发射探头(107)，使声发射探头(107)与待测阵列化接收声系的声窗部位贴合；声发射探头(107)用于将控制箱(100)输出的电信号转换为声波；
探头贴合结构(106)包括若干探头贴合结构壳体(403)，各探头贴合结构壳体(403)依次连接在一起，相邻探头贴合结构壳体(403)通过固定轴(204)连接，探头贴合结构壳体(403)能绕固定轴(204)旋转，使用时，各探头贴合结构壳体(403)围成一圆筒形结构；
探头贴合结构壳体(403)外侧上设有航空插头(207)；声发射探头(107)的两端与探头贴合结构壳体(403)通过沉头式螺栓(406)连接，声发射探头(107)位于探头贴合结构壳体(403)的内侧，声发射探头(107)与航空插头(207)电连接，使用时，航空插头(207)与控制箱(100)电连接；
探头贴合结构壳体(403)上开设有开口(205)，声发射探头(107)两端之间的部分与探头贴合结构壳体(403)上的开口(205)位置对应，开口(205)使声发射探头(107)两端之间的部分能穿出探头贴合结构壳体(403)。
2.根据权利要求1所述的用于声波测井仪阵列化接收声系现场检测的便携式声源装置，其特征在于，控制箱(100)包括箱体和设在箱体内的锂电池(101)、电压调整板(102)、幅频调整接口电路(103)、信号源电路(104)和功率放大电路(105)；
电压调整板(102)将锂电池(101)输出的直流电压调整为信号源电路(104)和功率放大电路(105)的额定供电电压，分别为信号源电路(104)和功率放大电路(105)供电，信号源电路(104)用于产生原始信号，功率放大电路(105)将信号源电路(104)产生的原始信号进行功率放大后，驱动声发射探头(107)；幅频调整接口电路(103)用于调整信号源电路(104)产生的原始信号的幅度和频率的大小。
3.根据权利要求2所述的用于声波测井仪阵列化接收声系现场检测的便携式声源装置，其特征在于，箱体为金属材质，箱体底部固定有环氧树脂绝缘衬板，锂电池(101)、电压调整板(102)、幅频调整接口电路(103)、信号源电路(104)和功率放大电路(105)均固定于环氧树脂绝缘衬板上。
4.根据权利要求1所述的用于声波测井仪阵列化接收声系现场检测的便携式声源装置，其特征在于，探头贴合结构壳体(403)呈半圆筒形，数量为两个。
5.根据权利要求1所述的用于声波测井仪阵列化接收声系现场检测的便携式声源装置，其特征在于，两侧的探头贴合结构壳体(403)的自由侧设置有把柄(202)，使用时，各探头贴合结构壳体(403)围成一圆筒包覆在待测阵列化接收声系外壳上，两把柄(202)通过连接件连接。
6.根据权利要求1所述的用于声波测井仪阵列化接收声系现场检测的便携式声源装置，其特征在于，沉头式螺栓(406)位于声发射探头(107)与探头贴合结构(106)之间的部分安装有第一螺母(404)和弹簧(405)，第一螺母(404)位于弹簧(405)和声发射探头(107)之间，沉头式螺栓(406)穿过探头贴合结构壳体(403)的部分上安装有第二螺母(401)。
7.权利要求1-6任一项所述的用于声波测井仪阵列化接收声系现场检测的便携式声源装置的使用方法，其特征在于，使用时，待测阵列化接收声系处于工作状态，将安装有声发射探头(107)的探头贴合结构(106)套在阵列化接收声系(501)的声窗(503)处的外壳上，控制箱(100)发射电信号，经过声发射探头(107)转换为声波供声窗(503)处的接收探头采集，此时在仪器地面操作窗口观察待测阵列化接收声系采集到的声波信号并进行分析，进而判断接收探头和待测阵列化接收声系是否完好。
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