钻柱中正弦信号声波传输特性实验研究

充分认识声波信号在钻柱中的传输特性,是实现井下信息远距离传输的基础。为研究声信号在钻柱中的传输特性,建立了钻柱结构声传输实验系统。采用不同尺寸钻杆组成的有限长钻柱进行了传输特性实验研究,同时结合理论分析的结果进行实验分析,对声传输系统的可行性进行了分析研究。研究结果表明:实验分析结果与理论分析结果具有特性描述一致性,随着频率的升高接收信号幅值呈现下降趋势,传输距离增大时信号接收幅值减小,并且这种减小程度随着频率的增大而增大,钻柱结构尺寸差异大则接收信号幅值其随着频率变化的速率小。     

耦合钻井液钻柱声波传播特性研究

钻井过程中非常规钻井液的应用,使得随钻数据无法通过传统的钻井液脉冲方式传输,迫切需要更高数据传输速率和受工作环境影响更小的井下随钻无线传输技术。基于钻柱信道的井下信息声波传输技术是较为理想的随钻数据无线传输方式,为给声波传输系统的设计提供理论依据,针对钻柱信道中的声波传播特性进行了研究。研究结果表明:钻柱信道具有通带和阻带相间的梳状滤波器特征,频带分布具有一定的周期性和对称性特征。钻柱结构决定了其信道通阻带的分布情况,随着钻杆根数的增加通带内小谱峰的个数增加,信道传输能力下降,结构尺寸不一致会使通带变窄,声波传输性能下降。     

钻杆中声波传输特性测试

在实验室进行钻杆声波传输特性测试试验.使用激振器和自制激励装置作为激发源、特制的钻杆短节为传输信道,研究声波在钻杆充气、充水、压沙袋3种状态下的传输特性;利用扫频信号激励钻杆,确定钻杆中声波的最佳传输频率点,得出钻杆中声波衰减的经验公式.结果表明:钻杆接箍和声波频率是造成声波衰减的主要因素;纵波是相对较好的信息传输载体;钻杆信道通带为非平滑的梳状滤波器结构.     

大功率气介声波换能器的研究

研究了一种大功率气介声波换能器，该换能器由夹心式功率超声换能器及一个弯曲振动金属盘组成；推出了换能器各组成部分的共振频率设计方程；设计了一些换能器振子，实验表明，在小信号条件下，换能器的共振频率测试值与理论值符合很好。     

气体钻井钻柱内声波信号传输规律分析

针对气体钻井随钻测量问题,参照医用听诊器的工作原理,提出在气体钻井中利用钻柱内声波进行井下信息传输的方法;通过建立钻柱内声波传播的数学模型并求解,得出钻柱内声波信号传输的衰减规律;利用声波导理论对钻柱的声波导特性进行分析,计算钻柱内声波的截止频率。通过管道声波传输实验,将采集声波信号与计算结果进行比对,验证了理论分析的准确性。结果表明,气体钻井钻柱内声波信号传输过程中的衰减程度随频率的升高而逐渐加剧;钻柱的内径尺寸决定了内部各阶声波的截止频率,内径越大,声波的截止频率越低;声波信号传输载波频率的选择时,应兼顾钻柱内声波信号的衰减规律和不同尺寸钻具的声波导特性,尽量选择钻柱截止频率内较低的频段,减少因高次波激发造成的衰减,延长声波信号的传输距离。     

声波在钻柱中的传播特性

首先分析声波在管柱中的传播机制和特性,接箍等效为声透层,依据突变截面管和波导管声波传播相关理论,利用传递矩阵法分析声波在钻柱中的透射和反射.对理想钻杆中沿管轴方向的纵波传播模型进行分析,推导出纵波频率方程.利用色散曲线对钻杆中纵波传输的频域特性进行分析,并通过有限长管试件进行声传输试验.结果表明:钻杆和接箍的长度和截而积决定了钻柱的频带结构,并且这种频带结构的变化旱周期性和对称性;在钻柱信道中,通带和阻带交替出现,钻柱表现为一种梳状滤波器,且在一个频带周期内随着频率的增加,通带先变窄冉变宽,阻带则先变宽再变窄;钻杆长度增加使通带变窄,接箍截面积减小使通带变宽,钻杆各节钻管的长度不一致会使通带变窄.     

电遥测钻柱信号传输的建模分析与信道特性改善

电遥测钻柱信息遥测系统由多节布线钻杆级联形成,用于井下随钻测量数据的高速率上传。由于信道传输的高频电压信号衰减严重,目前每隔约300米需要中继器进行信号续传,因此如何延长中继距离成为系统性能改善的关键。布线钻杆由布有同轴电缆的杆体及电磁耦合器构成,高频下布线杆体的同轴电缆可看做传输线,电磁耦合器可等效为高频变压器,将二者结合建立了布线钻杆的等效电路模型及电遥测钻柱信道的电压传输函数数学模型;通过外置补偿元件使传输线达到阻抗匹配以确立布线钻杆的电磁参数;通过改变补偿元件参数在传输线终端产生反射电压来加强传输线上的信号幅度,使信道的信号传输能力得到有效改善。研究表明,适当增大补偿元件电阻值可以大幅度提高信道的电压传输函数值,在目前信道带宽及信号检测灵敏度条件下中继距离可提高1倍,达到大幅度延长中继距离的目的。本文的研究可以为布线钻杆的电磁设计及电遥测钻柱信息传输系统的性能改进提供理论指导。     

随钻测井钻柱声波的频谱特性

分别采用传递矩阵法和有限差分法数值模拟了由多根钻杆和接箍组成的钻柱中的纵波的传输特性,得到了钻柱脉冲响应的频谱曲线。结果表明：可以根据钻柱具有的通带和阻带的传输特性来选择发射信号的频率,使声波信号通过钻柱传输或者被衰减掉;当钻柱较长时,传递矩阵法比有限差分法计算的结果更可靠。     

声波在声子带隙材料中的传输

研究了声波在二维声子带隙材料中的传输特性，把声子带隙材料作为一个散射体进行处理．在远场近似下(kr≥1)，计算了声波在有限范围内声子带隙材料中的传输系数，得到了与带结构符合很好的计算结果，     

声波换能器高温测试系统的数据通讯

针对声波换能器高温测试的控制过程庞杂、控制对象分散的特点,设计了以一台高性能笔记本电脑作为上位机、多个嵌入式系统为前端机的分布式控制系统.基于以太网技术,阐述系统在客户端/服务器(C/S)工作模式下,以网络通讯方式进行异种平台的数据传输方法,实现了系统的上位机和前端机之间可靠的数据通讯,解决了传统测试仪器多项功能集成困难的问题.声波换能器高温测试系统运行中的数据传输测试结果表明,此数据通讯系统数据传输延迟时间短、稳定,差错校验码校验正确,能够满足系统网络通讯的实时性要求.     

考虑输电线路阻抗频率特性的高精度行波定位方法

从理论上推导出了考虑集肤效应的三相输电线路的正序阻抗和零序阻抗随频率变化的公式,分析了输电线路的阻抗频率特性及输电线路阻抗的依频特性对行波定位和保护的影响,并提出了应用小波包分析对行波信号进行分解,分频段进行行波速度的计算并记录行波波头到达的时间来进行故障定位的方法.通过ATP仿真分析表明,该故障定位方法能有效消除行波色散特性的影响,提高故障定位的精度.     

超声波投射法与低应变法在基桩检测中的对比分析

介绍了低应变反射波法、超声波法透射法在某桥梁桩基检测中的应用,应用低应变反射波法、超声波法透射法做出科学判断,为桥梁工程施工提供科学依据.     

声表面波式小波变换阵列器件频带连续性的研究

针对声表面波式小波变换阵列器件频带不连续或重叠的问题 ,在尺度二进离散基础上 ,对基波中心频率和基波频宽半径在不同关系下对频带覆盖因子的影响进行了研究 ,提出基波中心频率等于 3倍基波频宽半径 ,声表面波式小波变换阵列器件实现频带连续且频带覆盖因子等于 10 0 %的设计方案 .根据这种方案设计的声表面波式小波变换阵列器件 ,不仅在 - 3dB处实现了频带的完全连续 ,解决了选择基波中心频率大于或小于 3倍基波频宽半径时频带不连续而造成分析信号漏检和必须使用大量器件来实现不必要重叠频带的问题 ,而且使阵列器件的变换尺度、中心频率、带宽半径三者之间实现了一一对应     

用声表面波器件实现小波变换的方法

根据声表面波SAW（Surface Acoustic Wave)传播的非线性特性,将变换信号用的小波作为声表面波器件的脉冲响应,从而提出了一种用声表面波模拟硬件实现小波变换的方法,并成功地用特种模拟器件实现了连续二进小波的快速变换,由于实现方法简单,避免了复杂的算法和昂贵的制作过程,对于开发小波变换的优越性和小波变换的应用有重要的价值。同时,还给出了小波变换在检测信号和信号滤波方面的应用例子,证明了用声表面波器件完全可以实现实时的信号小波变换。     

室内扩声系统中声反馈的预防

室内扩声系统中普遍存在着声反馈问题,严重地影响了扩声质量和效果。本文针对声反馈产生的原因,从科学建声、扩声设备选择、扬声器系统布置、严格科学调试、正确操作使用等五个方面讨论预防声反馈的具体措施。     

小波频率特性的频带边界问题

分析了Daubechies小波系列的频率特性,指出了在绝大多数频带边界频率处都存在着边界问题。在边界频率左、右两侧,频带能量有巨变现象,并且能量的跳变方向相反。边界问题严重影响着信号特征提取的准确性。为此,提出了相邻频带比较法,给出了边界频率的判断准则。运用该方法可以准确识别边界频率。     

影响超声波换能器回波频率的因素及控制方法

在超声波换能器制造标准中规定超声波换能器的标称频率与其实际回波中心频率的误差不能超过±10%。在超声波换能器设计生产中,这是一个比较难以控制的指标。本文提出了用驻波理论设计出一个物理模型,将粘接后的保护膜与晶片看作一个整体,晶片中激发的超声波在这个整体中形成驻波。对给定频率的晶片可以用保护膜的厚度来控制探头的回波频率,减小保护膜的厚度,将提高探头回波中心频率,增加保护膜的厚度,将降低探头的回波中心频率。     

弯曲振动超声换能器的振动特性及辐射声场研究

对弯曲振动气介式超声换能器的振动特性及辐射声场进行了研究.该换能器由中心激励的弯曲振动圆盘及纵向振动夹心式压电陶瓷换能器组成.对圆板的轴对称弯曲振动进行了分析,得出了边界简支薄圆板的共振频率方程,推出了夹心式换能器与弯曲圆盘复合振子的机电等效电路及总体频率方程,并求出了其辐射远场声压分布指向性的解析表达式及换能器辐射近场的三维声压分布.结果表明,弯曲圆盘换能器的近场声压分布同样具有指向性,且主要分布在与换能器横向尺寸相同的空间内.对于弯曲振动圆板不同振动模式,等效电路参数及声场分布和指向性不同.