超磁致伸缩换能器驱动器设计

稀土超磁致伸缩换能器是一种新型的可控震源。本论文针对稀土超磁致伸缩换能器并结合浅层地震勘探的特点，研制了稀土超磁致伸缩换能器驱动器。该驱动器由计算机PCI总线FPGA信号发射卡、IGBT驱动器、IGBT逆变器及电源组成。由该驱动器和稀土超磁致伸缩换能器组成震源系统，将其应用于浅层地震勘探模型试验中，取得了良好的效果。     

稀土超磁致伸缩材料及在地球物理领域的应用

在所有磁致伸缩材料中,稀土超磁致伸缩材料的应变值最高,能量密度最大,响应速度快(<1μs),频带宽,有智能响应功能。以上特点非常适合研制地球物理发射换能器设备,并能使传统发射换能器无法实现的功能得以实现。本文分二个方面,分别介绍了稀土超磁致伸缩材料的原理及特点,稀土超磁致伸缩材料在地球物理领域的应用现状与前景。     

一种新型井下声波发生装置及其声波传播特性

井下有限空间内声波的有效发生与声能量的高效传递是声波在钻柱中稳定、长距离传输的前提,高效可靠的发生装置是实现井下信息声波传输技术现场化应用的关键。为了实现速度快、准确性高、抗外界因素干扰能力强的井下信息传输,基于超磁致伸缩换能器设计加工了一种井下声波发生装置,并通过建立试验系统,对该装置的功能性及关键参数设计开展了研究。研究结果表明:①带内孔的单级圆锥变幅杆是辐射声波首选,换能器在圆锥变幅杆小端激励的声波辐射进入钻柱中能够获得平面波;②在变幅杆放大系数极小值点附近设计长径比能够有效提高低频段声波能量传递效率;③黄铜材料的声传递介质具有较高的滤波质量与声能量传递效率;④声波能量传递效率随换能器预紧力增加,先增加后保持不变,7.20 kN预紧力能够获得最佳传递效率。结论认为,在井下声波发生与中继装置的设计过程中,应充分考虑换能器声波辐射方式与结构参数对声波能量传递效率的影响;建议进一步研究声发射端机械结构、声载波参数等因素对钻柱中声传播特性的影响,以加快井下信息声传输技术现场应用的步伐。     

磁致伸缩液位仪及其在油库的应用

随着测量技术的不断发展，近年来利用磁致伸缩原理进行测量的液位仪在油库得到了大量的应用。本主要介绍了磁致伸缩液位仪的工作原理、技术特点及其在油库的应用事项，以促进油库技术改造，提高油库系统计量的准确度及自动化水平。[编按]     

PLS磁致伸缩液位计易用性设计

介绍了PLS磁致伸缩液位计的可靠性、精度及在使用中的易用性设计。     

随钻方位声波发射换能器性能数值模拟分析

发射换能器作为随钻方位声波测井仪的核心组件,其工作性能直接影响井周方位信息的探测精度。研究了一种适用于随钻方位测井的瓦片状声波发射换能器,利用有限元数值方法模拟了该换能器的响应特性,考察钻铤和换能器尺寸对方位声源谐振频率及水平指向性的影响。结果表明,瓦片状声波发射换能器的谐振频率随着换能器高度或开角增加而降低;钻铤以及换能器开角是影响随钻方位指向性的重要因素,存在钻铤以及减小换能器开角均使得井周方位分辨率明显提高。为随钻方位声波发射换能器设计提供了理论依据。     

在役油气管道超声导波腐蚀检测技术应用

近年来,由于油气管道腐蚀产生的泄漏、破裂和穿孔等事故日益频繁,对油气管道实施在线无损检测对于维护其本身结构的完整性具有十分重要的意义。目前应用较多的油气管道无损检测技术主要有电磁超声和脉冲涡流检测技术等,但其检测效率较低,无法做到管道本体全覆盖检测,其应用范围受到限制。相比之下,磁致伸缩超声导波检测技术具有检测效率高、管道本体全覆盖等优点,有利于推广应用。介绍了磁致伸缩超声导波检测技术的检测原理和主要影响因素,采用磁致伸缩超声导波检测技术对某吸收塔塔顶出口油气管道和某高压空冷器入口油气管道进行了在线检测,检测结果表明:在油气管道的腐蚀检测中,磁致伸缩导波检测技术具有良好的可行性及实用性。     

基于磁致伸缩超声导波技术的管道局部腐蚀检测研究

近年来,国内管道腐蚀失效的事故频繁发生,而有关地下铺设、地面架空以及高温在线等特殊工况下压力管道局部腐蚀的检测尚无相应的检测规范和成熟方法。介绍了磁致伸缩超声导波检测技术的检测原理和主要影响因素。为了研究磁致伸缩超声导波技术在管道局部腐蚀检测中的可靠性和准确性,以磁致伸缩导波检测技术理论为基础,对制作有不同缺陷类型的2种样管进行了导波检测试验。检测试验结果表明,磁致伸缩导波检测技术对压力管道局部腐蚀有较高的检出率和准确性。     

本安型磁致伸缩液位仪的研制及应用

叙述了本安ME—A型磁致伸缩液位仪的工作原理、技术指标、特点以及关键技术的设计研发及应用。     

基于磁致伸缩效应的导波在高温管道在线腐蚀检测中的应用

介绍了采用新型基于磁致伸缩效应的导波仪MsS 3030对高温管道进行的现场导波检测,同时利用现场测厚验证导波检测的可靠性.结果证明,基于磁致伸缩效应的导波检测可以实现高温管道的在线检测,能有效发现腐蚀等面积缺陷,具有广泛的应用前景.     

薄球壳换能器的电驱动信号与辐射声波之间的理论关系

分析了薄球壳压电换能器的暂态响应，建立了其等效电路，并且求出了电驱动信号与换能器的瞬时运动之间的传输函数，利用留数定理，可以对任何电驱动信号，解析地求出换能器的运动在时域与频域的暂态函数。因为薄球壳换能器向四周均匀地辐射声波，故可等效为一个无方向的点源，所以其时域与频域内的暂态函数是声波测井研究中采用的源函数的较好表示，并为建立新的声波测井机电声网络与系统分析理论奠定了基础。     

随钻四极子声波测井仪的设计及试验

针对随钻单极子声波测井仪器无法随钻测量软地层横波速度的问题,设计了一种随钻四极子声波测井仪。该测井仪由Drilog?随钻测井系统、接收电路、扶正器、接收声系、隔声体、发射声系及发射电路组成。详细介绍了随钻四极子声波测井仪关键部件发射换能器、隔声体和接收声系的设计实现方法,并通过试验和模拟方法验证了这些关键部件的功能。该测井仪在新疆轮台KS3-B1Sa井进行了试验,测得了高质量单极子全波及四极子横波信号,且硬地层单极子全波中的横波时差与四极子横波时差吻合。现场试验表明,随钻四极子声波测井仪的功能达到了设计要求,可以随钻测量地层的横波速度,为准确评价地层提供测井数据。      

钻柱中声波传播特性实验研究

探究声波在实际钻柱中的传播特性和规律是随钻信息声波传输技术的一项基础性研究工作,而国内在这方面才刚起步,仅进行了一些理论研究和室内实验工作。为此,基于已有成果,研制了基于压电效应的纵向变幅杆井下声发射换能器和地面声波信号接收换能器,设计了钻柱中声波传播特性的现场井下实验方案。采用钻井工程上常用的?127 mm钻杆,分别在200 m、430 m、542 m、700 m、827 m、997 m等6个不同的深度点,测试了400~4 000 Hz频率范围内不同频率声波在钻柱中的传播特性,并分析了测试结果,进而认为,基于钻柱的声波传输技术用于随钻信息传输是可行的。研究结果表明:1有一些频率的声波可以在钻柱中传播,而另一些频率的声波在钻柱中传播能力则很差;2声波在钻柱中传播衰减程度与声波频率、钻柱长度和周围介质有关,在介质为清水的情况下,平均衰减值约为0.05 d B/m;3综合考虑数据传输速度与衰减等因素,可用于数据传输的声波频率应为400~1000 Hz之间的一些频率点,最佳频率点为600 Hz、650 Hz和950 Hz。结论认为:在试验井中的实验得到了钻柱中声波传播的重要数据和结论,可以为声波传输技术的研究和应用提供技术基础和依据。     

探测裸眼井中裂缝的井眼成象仪

电测井工具是利用微电子、数字遥控系统及声传感技术的新一代测井仪，将其沿井身上提时，旋转传感器以脉冲反向模式扫描井身周围，接收井壁地层的反射声脉冲，并进行数据采集，经计算机软件处理使图象显示成黑、白和灰色，从而鉴定孔隙类型、层理特点及岩石特性参数，直接量化了井壁中裂缝和孔洞的面积。可用于井间对比以预测侧向和垂向的岩相变化，确认沉积环境、强化油层特性描述。并叙述了与伽马测井仪、六臂倾角测量仪等同时使用     

变窗长阵列声波测井波形处理与换能器的振动模态

声波换能器振动时具有不同的振动模态，分别对应于不同的频率特征，换能器发射或接收声波时，在这些振动模态的频率附近灵敏度最高。裸眼和套管井对声波有过滤作用，不同频率的传播特征不一样，这些影响使得实际测量的阵列声波测井波形的频率呈一定的分布特征。裸眼井测井波形中，纵波、横波和伪瑞利波、Stoneley波的传播速度不同，频率分布也有一定的差别。根据这些特点和声波换能器频率特征测量结果，设计了变窗长处理软件，针对实际测量波形中不同类型的声波特征，使用不同的窗长进行处理，有效地提高了声波时差的处理精度。     

隔声体性能评价的方法研究

提出了在实验室内评价声波测井仪器的隔声体性能的评价方法。在实验室评价隔声体的性能时，应在隔声体的两端各连接一定长度的补偿管用于模拟隔声体上下两端的部件和消除边缘效应，应采用激震源和接收信号的三轴加速度计均放置在隔声体外侧两端的测量方案，用以消除不同加速度计的物理性能不一致对测量结果的影响，三轴加速度计作为接收探头可以评价隔声体的相互正交的3个振动方向上的隔声量和时延时，给出了实现上述测量方案的实验装置和测量实例。     

SBT声波测井换能器分析

SBT声波测井仪器的换能器是声波测井仪器的关键部件，其设计和制作过程均需要针对具体的应用条件和环境，结合偏心声源激发的声波环绕井壁的传播规律，设计相应的频率和激发方式。在制作过程中，需要解决如下关键问题：压电片的外形及其几何尺寸的设计与选择、换能器结构及其相应的机械振动模态分析、压电片电特征的估计和测量、压电片的配对、电极表面的处理、粘接材料的选择、粘接工艺等。     

提高声波测井探头发射功率的实验研究

声波测井仪器中的发射换能器发射的声功率越大，声波测井波形的幅度就越大，测井资料的质量就越有保证。从这个意义上说，最有效地激发声功率是提高声波测井仪器性能或测井资料质量的一个重要的技术手段。用在线测量的声波测井仪器的导纳圆参数可以分析发射电路与换能器的匹配情况。文章首先给出了一个动态试验结果．用小的感性负载串联到换能器的回路后，换能器发射声波的能量提高了近一倍。然后用单频的电路阻抗模型简单地分析了提高发射声功率的原因。最后通过一个计算例子指出，在某些频率，由于有相位因素的影响，加在换能器上的电压的模可以比电源电压还大。