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      一種低頻單極發(fā)射換能器的制造方法

      文檔序號(hào):9906586閱讀:343來(lái)源:國(guó)知局
      一種低頻單極發(fā)射換能器的制造方法
      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001]本發(fā)明涉及聲波發(fā)射換能器,主要涉及一種低頻單極發(fā)射換能器。
      【背景技術(shù)】
      [0002]在目前的測(cè)井中,國(guó)內(nèi)外大部分采用寬頻帶的發(fā)射換能器來(lái)同時(shí)激勵(lì)地層的縱波、橫波及斯通利波。該方法較為簡(jiǎn)單,但為后續(xù)的信號(hào)處理帶來(lái)較大的難度,同時(shí)使儀器對(duì)不同地層的適用性降低。而使用單獨(dú)的斯通利波激發(fā)能有效的解決上述問(wèn)題。由于井孔中的縱、橫、及斯通利波在頻帶響應(yīng)上存在差異,斯通利波對(duì)低頻激勵(lì)源(100?2.5kHz)響應(yīng)高,而縱波橫波在該頻帶內(nèi)響應(yīng)較低,因此使用該頻段的低頻單極激勵(lì)源能較好形成斯通利波激勵(lì)源。

      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0003]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題,而提供一種低頻單極發(fā)射換能器。
      [0004]本發(fā)明的目的是通過(guò)如下技術(shù)方案來(lái)完成的。這種低頻單極發(fā)射換能器,該換能器由4片完一致的彎張換能器元件及I個(gè)總成骨架組成,單片的彎張發(fā)射換能器元件能產(chǎn)生I個(gè)偶極場(chǎng),其I階模態(tài)諧振頻率在2.0kHz,通過(guò)4片對(duì)稱布置的彎張換能器元件安裝結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)低頻單極聲源;總成骨架中間的通孔用于存放彎張發(fā)射換能器引線以及儀器內(nèi)部過(guò)線,外圓表面銑鉆四個(gè)均布方形的凹面平臺(tái),平臺(tái)底部銑鉆方形孔,形成鏤空結(jié)構(gòu);用螺釘分別將4個(gè)彎張發(fā)射換能器固定骨架外圓的凹面平臺(tái)上;在電氣連接方式上,每個(gè)彎張換能器元件的壓電陶瓷作為元件的正極,金屬基板作為元件的負(fù)極,整個(gè)低頻單極發(fā)射換能器將所有4片彎張換能器元件的正極連接在一起作為換能器的正極;將4片彎張換能器元件的負(fù)極連接在一起作為換能器的負(fù)極。
      [0005]所述的總成骨架采用密度較大硬質(zhì)合金金屬。
      [0006]本發(fā)明的有益效果為:彎張換能器元件為三疊片式彎張發(fā)射換能器單元,用于形成偶極聲源,形成偶極聲源時(shí),安裝的彎張換能器使用非對(duì)稱布置。該低頻單極聲源利用該彎張換能器單元的低頻特性,通過(guò)4片對(duì)稱布置的彎張換能器單元安裝方式實(shí)現(xiàn)低頻單極聲源,簡(jiǎn)便地實(shí)現(xiàn)了測(cè)井所需的低頻單極聲源。
      【附圖說(shuō)明】
      [0007]圖1為本發(fā)明的安裝方式橫截面示意圖。
      [0008]圖2為本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖1。
      [0009]圖3為本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖2。
      [0010]圖4為該低頻單極發(fā)射換能器安裝在儀器上,儀器激勵(lì)后測(cè)量得到的特性圖。
      [0011]附圖標(biāo)記說(shuō)明:彎張換能器元件1,總成骨架2,金屬基板3,壓電陶瓷4,通孔5,凹面平臺(tái)6,螺釘7。
      【具體實(shí)施方式】
      [0012]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明:
      [0013]如圖所示,這種低頻單極發(fā)射換能器,該換能器由4片完一致的彎張換能器元件I及I個(gè)總成骨架2組成,單片的彎張發(fā)射換能器元件能產(chǎn)生I個(gè)偶極場(chǎng),其I階模態(tài)諧振頻率在2.0kHz左右,目前該彎張發(fā)射換能器元件主要用于形成偶極發(fā)射換能器,其安裝方式橫截面見(jiàn)圖1b所示,其中,Xl與X2同時(shí)工作形成X方向的偶極場(chǎng),Yl與Y2同時(shí)工作形成Y方向的偶極場(chǎng)。而本發(fā)明則利用彎張發(fā)射換能器元件的I階模態(tài)諧振頻率與需要的斯通利波激勵(lì)頻率接近的特性,使用不同的安裝方式(其安裝方式橫截面見(jiàn)圖1a所示,通過(guò)4片對(duì)稱布置的彎張換能器元件I安裝結(jié)構(gòu))從而使用和偶極一致的彎張振動(dòng)元件,實(shí)現(xiàn)了與偶極場(chǎng)不同類型的單極聲源。從而極大簡(jiǎn)化低頻斯通利波聲源的設(shè)計(jì)難度,同時(shí)有效降低了儀器生產(chǎn)的發(fā)射換能器庫(kù)存種類。
      [0014]發(fā)明使用了與偶極發(fā)射總成骨架類似的骨架??偝晒羌?由采用密度較大硬質(zhì)合金金屬,中間的通孔5用于存放彎張發(fā)射換能器引線以及儀器內(nèi)部過(guò)線,外圓表面銑鉆四個(gè)均布方形的凹面平臺(tái)6,平臺(tái)底部銑鉆方形孔,形成鏤空結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖2)。用螺釘7分別將4個(gè)彎張發(fā)射換能器固定骨架外圓的凹面平臺(tái)6上(見(jiàn)圖3)。
      [0015]在電氣連接方式上,每個(gè)彎張換能器元件I的壓電陶瓷4作為元件的正極,金屬基板3作為元件的負(fù)極,整個(gè)低頻單極發(fā)射換能器將所有4片彎張換能器元件I的正極連接在一起作為換能器的正極;將4片彎張換能器元件I的負(fù)極連接在一起作為換能器的負(fù)極。
      [0016]在該發(fā)射換能器的正負(fù)極之間加載驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí),如果4片彎張發(fā)射元件具有較好的一致性時(shí),換能器的4片彎張發(fā)射元件將以相同的幅度向外輻射脹縮波,從而達(dá)到產(chǎn)生低頻單極聲源的目的。
      [0017]圖4為該低頻單極發(fā)射換能器安裝在儀器上,儀器激勵(lì)后測(cè)量得到的特性圖。其中圖4a為儀器的信號(hào)頻譜圖,圖4b為儀器的周向指向性圖。儀器低頻單極的信號(hào)的瞬間聲源級(jí)達(dá)到140dB。從上述特性圖及后續(xù)的實(shí)井測(cè)試驗(yàn)證,該換能器完全滿足聲波測(cè)井中低頻斯通利波激勵(lì)聲源要求。
      [0018]聲波測(cè)井中,斯通利波應(yīng)用在滲透率反演等方面占據(jù)重要作用。測(cè)井中斯通利波對(duì)低頻(100?2.5kHz)聲源響應(yīng)較高,對(duì)高頻響應(yīng)低,因此要單獨(dú)激勵(lì)斯通利波要求聲源必須為低頻單極聲源。
      [0019]本發(fā)明利用了目前測(cè)井中偶極聲源常用的三疊片式彎張發(fā)射換能器的低頻特性,使用與測(cè)井偶極聲源一致的骨架總成與彎張發(fā)射換能器單元,采用與偶極非對(duì)稱安裝方式不同的對(duì)稱安裝方式與接線方式,較為簡(jiǎn)便地實(shí)現(xiàn)了一種低頻單極測(cè)井聲源。
      [0020]除上述實(shí)施例外,本發(fā)明還可以有其他實(shí)施方式,凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案,均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。
      【主權(quán)項(xiàng)】
      1.一種低頻單極發(fā)射換能器,其特征在于:該換能器由4片完一致的彎張換能器元件(I)及I個(gè)總成骨架(2)組成,單片的彎張發(fā)射換能器元件能產(chǎn)生I個(gè)偶極場(chǎng),其I階模態(tài)諧振頻率在2.0kHz,通過(guò)4片對(duì)稱布置的彎張換能器元件(I)安裝結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)低頻單極聲源;總成骨架(2)中間的通孔(5)用于存放彎張發(fā)射換能器引線以及儀器內(nèi)部過(guò)線,外圓表面銑鉆四個(gè)均布方形的凹面平臺(tái)(6),平臺(tái)底部銑鉆方形孔,形成鏤空結(jié)構(gòu);用螺釘(7)分別將4個(gè)彎張發(fā)射換能器固定骨架外圓的凹面平臺(tái)(6)上;在電氣連接方式上,每個(gè)彎張換能器元件(I)的壓電陶瓷(4)作為元件的正極,金屬基板(3)作為元件的負(fù)極,整個(gè)低頻單極發(fā)射換能器將所有4片彎張換能器元件(I)的正極連接在一起作為換能器的正極;將4片彎張換能器元件(I)的負(fù)極連接在一起作為換能器的負(fù)極。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低頻單極發(fā)射換能器,其特征在于:所述的總成骨架(2)采用密度較大硬質(zhì)合金金屬。
      【專利摘要】本發(fā)明涉及一種低頻單極發(fā)射換能器,由4片一致的彎張換能器元件及1個(gè)總成骨架組成,通過(guò)4片對(duì)稱布置的彎張換能器元件安裝結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)低頻單極聲源;外圓表面銑鉆四個(gè)均布方形的凹面平臺(tái);分別將4個(gè)彎張發(fā)射換能器固定骨架外圓的凹面平臺(tái)上;在電氣連接方式上,每個(gè)彎張換能器元件的壓電陶瓷作為元件的正極,金屬基板作為元件的負(fù)極。本發(fā)明有益的效果:彎張換能器元件為三疊片式彎張發(fā)射換能器單元,用于形成偶極聲源,安裝的彎張換能器使用非對(duì)稱布置。該低頻單極聲源利用該彎張換能器單元的低頻特性,通過(guò)4片對(duì)稱布置的彎張換能器單元安裝方式實(shí)現(xiàn)低頻單極聲源,簡(jiǎn)便地實(shí)現(xiàn)了測(cè)井所需的低頻單極聲源。
      【IPC分類】E21B49/00
      【公開(kāi)號(hào)】CN105673002
      【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510969055
      【發(fā)明人】謝述理, 王清偉, 吳建農(nóng)
      【申請(qǐng)人】杭州瑞利聲電技術(shù)公司
      【公開(kāi)日】2016年6月15日
      【申請(qǐng)日】2015年12月22日
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