基于超声测距的随钻井径测量系统设计

 传统电缆测井的机械多臂井径仪在高速旋转的随钻条件下难以完成测量,而基于超声测距的随钻井径测量系统,具有利用超声测距的非接触、速度快、信息处理简单、抗干扰能力强等优点,通过采用3个换能器等角距圆周分布,在存在“偏心”时可有效测量井径以及井筒轴心到仪器轴心的距离矢量。本文借鉴国内外现有超声波随钻井径测量系统及技术经验,设计了以单片机为核心的模块化超声随钻井径测量系统。从超声换能器特性、硬件电路以及程序控制3个方面入手进行协同设计,精度高、具偏心修正功能。根据理论计算和超声换能器产品参数特点,采用1MHz的超声换能器进行测距。采用增益可编程的反射波信号检测电路,通过多次增益校正,使得首个反射波信号前沿被比较器捕捉到,把超声波传输时间检测精度提高到一个换能器振荡周期以内,有效提高了测距精度,实现高速高精度测量与井径计算,其测量精度达到毫米量级。