基于串行总线的多极子阵列声波接收电路设计

设计了一种用于石油仪器的多极子阵列声波接收电路.这种电路由信号缓冲、信号合成、模式选择、两级带通滤波电路、程控衰减与放大电路等组成,它能把接收换能器接收到的信号组合形成单、偶极及四极子声波信号,从而实现对声波信号的接收、合成、滤波和程控衰减与放大.测试结果表明,这种电路简化了声系结构设计,放大和滤波功效显著,且干扰小,结构紧凑,升级灵活,扩展方便,控制简单,指标先进,比较适合高性能井下设备使用.     

CBMT换能器的防震设计及提高幅值方法

根据扇区水泥胶结成像测井仪(CBMT)的测井原理以及对其探头核心部件(换能器)的技术指标,并通过试验测井结果对比,最终给出比较好的换能器防震保护设计和提高极板幅值的方法。     

井下大功率多极子声波换能器激励源的设计

介绍了一种用于石油仪器的大功率多极子阵列声波换能器激励源的设计方案。该方案中，大规模复杂可编程器件执行DSP通过专用串行线路发送的命令，精确地控制多个激励源的激励时刻和激励宽度，实现了对声波辐射能量的最佳控制。对该方案进行了实验测试。测试结果表明，所设计的激励源能够保证控制电路系统在150℃环境温度下稳定工作，适于井下高温高压恶劣环境应用。     

井下大功率多极子声波换能器激励源的设计

介绍了一种用于石油仪器的大功率多极子阵列声波换能器激励源的设计方案.该方案中,大规模复杂可编程器件执行DSP通过专用串行线路发送的命令,精确地控制多个激励源的激励时刻和激励宽度,实现了对声波辐射能量的最佳控制.对该方案进行了实验测试.测试结果表明,所设计的激励源能够保证控制电路系统在150℃环境温度下稳定工作,适于井下高温高压恶劣环境应用.     

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。     

平面环状阵列换能器声场的分析

采用声波辐射原理和傅立叶光学推导出在菲涅耳衍射区平面圆环阵列换能器的聚焦声场公式，经计算机模拟仿真，当改变延迟时间和辐射孔径，就可取得与理论相一致的结果，证明了该公式的正确性。     

超声波换能器驱动和接收电路的研究

本文较全面探讨了超声波换能器驱动和接收电路的多种电路组成形式，各种电子元器件的应用及工作特点，并例举了实例加以说明。     

多极子阵列声波测井仪系统设计及现场测试

设计一种新型多极子阵列声波测井仪,该仪器是当前油田现场测井服务中的重要装备。仪器的整体结构由上电子短节、声系和下电子短节等3个相对独立的部分组成,声系由发射声系、隔声体和接收声系组成。发射声系包括单极换能器、交叉偶极换能器和四极换能器,阵列化的接收声系包括8组频率为0.5~30 kHz宽带接收换能器组,共32个接收换能器单元。主测控电子线路短节包括以DSP为核心的控制电路、数据采集电路、前置接收电路及井下低压供电电路等几部分。由发射逻辑控制器、供电电路、高压储能电路、驱动电路、高压激励电路和脉冲变压器构成高压脉冲激励源。通过分析测井资料实例,说明仪器测量的正确性;并表明了仪器具有好的一致性和重复性。     

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.     

钻柱中换能器声波信号传输特性实验研究

利用声波通过钻柱传输井下信息,具有得天独厚的信道条件,但是声波在钻柱中的传播特性还没有得到充分的研究,尤其是贴近工程应用的实验研究。依托低频宽带换能器建立了测试声波在钻柱信道中传输的实验装置,基于该装置对换能器声波信号的传输特性进行了实验研究及分析。结果表明:随着换能器激励电压的增大接收信号幅值呈现增大趋势,当电压大于130 V时接收信号幅值趋近饱和。理论和实验分析得到的频域特性均表现出明显的梳状滤波特性;但具体通阻带分布和结构形式存在差异,实际钻柱信道的频域特性更为复杂。由于换能器非线性特性和钻柱信道频带特性共同作用,对于实验用低频宽带换能器,选取3 100 Hz以内频率,并结合正交频分复用编码技术可极大增强声波传输的速率和适用性。     

基于Nios II的随钻声波测井仪通讯接口卡设计

针对随钻声波测井仪器通讯接口的特点设计了一种随钻声波测井仪器通讯接口卡,该通讯接口卡基于Nios Ⅱ嵌入式硬件核心,以uClinux嵌入式操作系统为控制软件运行平台,通过自定义CAN控制器接口IP内核及相应的CAN引擎驱动程序,实现以太网与CAN总线、以太网与MWD总线之间的数据转发功能,满足了随钻声波测井仪器研发调试和野外现场施工的需求。     

二维宽带超声换能器相控阵列的脉冲场计算

讨论了单阵元声场脉冲响应函数的快速近似算法,通过对不同延时量的矩形单阵元声场脉冲响应函数进行叠加,得到了二维换能器阵列的发射和接收脉冲响应函数,再施加以宽带脉冲激励函数,从而得出二维换能器阵列的声场分布。     

基于ANSYS的随钻声波测井隔声体强度分析

利用ANSYS对周期性非轴对称凹槽结构随钻声波测井隔声体上最大等效应力进行了数值计算。建立了凹槽参数与最大等效应力之间关系。数值计算结果表明:凹槽深度、过渡弧半径以及凹槽圆心角大小对随钻声波测井隔声体上最大等效应力影响较大。相关研究结果对设计随钻声波测井隔声体有重要参考价值。     

声速测定中换能器接收信号探析

对声速测定(超声)实验中接收换能器在入射波和反射波激励下,换能器的响应信号进行了分析.推导出了叠加信号的表达式,指出该信号为一振幅随位置周期性变化的简谐波,两相邻极值振幅时接收换能器相应位置差为半波长.     

阵列侧向测井仪信号发送和接收设备的设计

提出了一种阵列侧向测井仪信号发送、接收设备的设计方案．在发送设备中采用ＭＣＳ５１单片机技术来产生六个频率不同、相位严格保持一致的发送信号．文章给出了阵列侧向测井仪信号发送设备原理方框图．针对信号接收的特点,笔者讨论了在接收设备中采用高共模抑制比、带有动态零点补偿的测量放大器抑制共模干扰;采用同步数字堆栈技术（即同步数字叠加技术）抵抗随机干扰、提高信噪比;采用数字滤波器进一步减小无用信号;采用ＦＦＴ技术测出各种频率点的幅值,从而计算各地层的电阻率的问题．     

过套管电阻率测井仪信号调理电路的设计

超低频、纳伏级信号的检测以及强干扰的抑制是过套管地层电阻率测井需要解决的关键问题。根据待测信号的特点,选用超低噪声、低漂移元器件,设计了相应的信号调理电路。测试结果表明,调理电路能有效抑制干扰信号、准确提取有用信号、实现了50nV信号的可靠测量。     

橡胶层与空腔的结构-声耦合解析模型和隔声优化

针对橡胶薄层与空腔的声学耦合,提出一种结构-声耦合解析模型,并基于该模型对密封条的材料与几何参数进行优化。通过加入余弦辅助函数,得到空腔的声学模态振型函数。利用瑞利-里兹法,建立简支双薄层结构振动与空腔声学耦合的解析模型。利用该模型分别计算单点激励的均方响应和扩散声场激励的隔声。通过与阻抗-迁移率方法和混合有限元-统计能量分析(FE-SEA)方法的计算结果对比,验证了该解析模型的准确性。结果表明:与FE-SEA方法相比,该解析模型具有较高的计算效率;利用该解析模型和粒子群算法优化材料与几何参数,使得隔声提高10 dB以上;优化的密封条趋向于扁而宽的截面。     

微球聚焦测井仪推靠系统多目标优化设计

提出了基于极板速度、加速度以及推靠系统主传动机构传动角为优化设计目标的推靠系统优化设计方法。通过推靠系统的运动分析,根据实际工况,择优选取推靠系统中极板质心处的速度、加速度,作为推靠系统传动性能的评价参数。以此期望参数与推靠极板质心点处的运动速度差值均方根,加速度差值均方根,推靠系统主传动机构传动角差值均方根最小为目标,建立推靠系统的约束多目标优化模型。采用复合形-遗传算法中群体搜索策略和群体间个体之间的信息交换方法引入复合形算法中,来求解该约束多目标优化问题。获得了与期望值逼近程度较高、机构参数合理的测井推靠系统。最后,将优化结果与原设计的微球聚焦测井仪推靠系统进行动力性能分析比对,以验证其优化方法的正确性与有效性。结果表明,优化效果明显,对推靠系统的运动平稳性以及推靠极板的传力性能都有较大改善。     

用于油中局部放电定位的超声相控接收阵传感器的研究

基于超高频和超声波相控接收阵的局部放电定位法,研制了16×16阵元的相控超声波接收平面阵传感器.使用相控阵理论对该传感器的特性进行了理论分析,模拟实验表明,在变压器中能接收到局部放电产生的超声波频带内,阵元的接收性能是良好的.以触发压电超声波源的电脉冲信号作为时间基准,对单一的和2个同时发射的、用以模拟油中局部放电的压电超声波源进行了定位实验.结果表明,利用该传感器对压电源的定位在传感器正法线处的系统误差小于2%,且能在一次检测中实现多超声波源的定位,故该传感器可以用于变压器中局部放电的定位.