一種聲波接收裝置以及聲波接收系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的示例性實施例涉及一種聲波接收裝置以及聲波接收系統(tǒng)，所述聲波接收裝置包括：至少一個聲波接收換能器、接收與采集電路、前端插接單元以及后端插接單元，其特征在于，所述至少一個聲波接收換能器的一端與所述接收與采集電路電耦合，所述接收與采集電路分別與所述前端插接單元以及所述后端插接單元電耦合，所述前端插接單元與所述后端插接單元的形狀相匹配，以便在將所述前端插接單元以及所述后端插接單元插接在一起時，形成密閉的電耦合。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例提供的一種聲波接收裝置以及聲波接收系統(tǒng)，有利于實現(xiàn)多個聲波接收裝置的穩(wěn)固、密封的串行級聯(lián)，能夠工作在井下高溫高壓的環(huán)境，并滿足井眼空間和聲學結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求。
【專利說明】
一種聲波接收裝置以及聲波接收系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明的示例性實施例涉及石油聲波測井技術(shù)領(lǐng)域，更加具體的，涉及一種聲波接收裝置以及聲波接收系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]經(jīng)過長期的發(fā)展，聲波在測井技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用，由最初的只獲取縱波的速度到現(xiàn)在的需要獲取全息聲波。這對聲波測井儀器的要求也越來越高，從最初的軸向上兩個聲波接收換能器到現(xiàn)有的水平圓周方向和軸向的N*M個聲波接收換能器。越來越多的聲波接收換能器需要安裝在空間有限的測井儀器上，并且對越來越多樣的接收方式的需求也日益增加。
[0003]因此，迫切需要提出一種能夠彼此串聯(lián)的聲波接收裝置以及聲波接收系統(tǒng)，其能夠工作在井下高溫高壓的環(huán)境，并滿足井眼空間和聲學結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的示例性實施例提供了一種聲波接收裝置以及聲波接收系統(tǒng)，其有利于實現(xiàn)多個聲波接收裝置的穩(wěn)固、密封的串行級聯(lián)，能夠工作在井下高溫高壓的環(huán)境，并滿足井眼空間和聲學結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種聲波接收裝置，包括:至少一個聲波接收換能器、接收與采集電路、前端插接單元以及后端插接單元，其中，所述至少一個聲波接收換能器的一端與所述接收與采集電路電耦合，所述接收與采集電路分別與所述前端插接單元以及所述后端插接單元電耦合，所述前端插接單元與所述后端插接單元的形狀相匹配，以便在將所述前端插接單元以及所述后端插接單元插接在一起時，形成密閉的電親合。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，多個聲波接收換能器在所述聲波接收裝置的徑向平面上按圓周排列。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，所述聲波接收裝置還包括:皮囊以及金屬外殼，所述皮囊設(shè)置在所述接收與采集電路外側(cè)，所述金屬外殼設(shè)置在所述皮囊外側(cè)。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，所述聲波接收裝置還包括:換能器外殼，所述換能器外殼設(shè)置在所述至少一個聲波接收換能器的外側(cè)，所述換能器外殼由透聲的耐高壓、耐高溫材料制成。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，所述聲波接收裝置還包括:第一腔體和第二腔體，其中，所述至少一個聲波接收換能器設(shè)置在所述第一腔體中，所述接收與采集電路設(shè)置在所述第二腔體中，所述第一腔體和所述第二腔體彼此隔離，或者所述第一腔體和所述第二腔體彼此貫通。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，所述接收與采集電路包括:前置放大器、濾波器、自動增益調(diào)節(jié)器以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述前置放大器用于對所述接收與采集電路接收的信號進行放大，所述濾波器用于對所述前置放大器輸出的信號進行濾波，所述自動增益調(diào)節(jié)器用于對所述濾波器輸出的信號進行增益調(diào)節(jié)，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器用于將所述自動增益調(diào)節(jié)器輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，所述前端插接單元的端部設(shè)置有公接頭，所述前端插接單元包括第一外側(cè)壁和第二外側(cè)壁，其中，所述第一外側(cè)壁上設(shè)置有第一凸環(huán)，所述第二外側(cè)壁上設(shè)置有第一凹槽，所述第一凹槽中設(shè)置有第二凹槽。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，所述后端插接單元的端部設(shè)置有母接頭，所述皮囊內(nèi)側(cè)設(shè)置有與所述第一凸環(huán)的形狀相匹配的第三凹槽，所述金屬外殼內(nèi)側(cè)設(shè)置有分別與第一凹槽以及第二凹槽的形狀相匹配的第二凸環(huán)以及第三凸環(huán)。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，所述接收與采集電路分別與所述前端插接單元以及所述后端插接單元通過至少一路總線電耦合。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種聲波接收系統(tǒng)，包括多個如上所述的聲波接收裝置，所述多個聲波接收裝置彼此串聯(lián)。
【附圖說明】
[0015]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0016]圖1為根據(jù)本發(fā)明的實施例的包括兩個彼此串聯(lián)的聲波接收裝置的聲波接收系統(tǒng)的正面剖視圖；
[0017]圖2為圖1中的一個聲波接收裝置沿A-A方向的剖面圖；以及
[0018]圖3為根據(jù)本發(fā)明的實施例的接收與采集電路的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實施方式】
[0019]為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他的實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0020]此外，在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是指兩個或更多。此處，術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于區(qū)分不同的部件或者步驟，不應(yīng)理解為是對部件或者步驟的具體限定。
[0021]下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明示例性實施例的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。
[0022]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的包括兩個彼此串聯(lián)的聲波接收裝置的聲波接收系統(tǒng)的正面剖視圖。如圖1所示，兩個聲波接收裝置的結(jié)構(gòu)相同，并可彼此串行級聯(lián)。
[0023]盡管圖1中所示的聲波接收系統(tǒng)僅包括兩個彼此串聯(lián)的聲波接收裝置，本領(lǐng)域技術(shù)人員不難理解，根據(jù)本發(fā)明實施例的聲波接收系統(tǒng)還可由包括大于兩個的彼此相同的聲波接收裝置，并且這些聲波接收裝置可以彼此串行級聯(lián)。
[0024]由于根據(jù)本發(fā)明實施例的聲波接收系統(tǒng)所包含的多個聲波接收裝置彼此相同，以下將會對單個聲波接收裝置的結(jié)構(gòu)做出詳細的介紹。
[0025]如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明實施例的聲波接收裝置包括:至少一個聲波接收換能器
11、接收與采集電路12、前端插接單元13以及后端插接單元14。其中，聲波接收換能器11 一般為壓電晶體式的傳感器。
[0026]具體地，至少一個聲波接收換能器11的一端與接收與采集電路12電耦合，例如，至少一個聲波接收換能器11的一端插接在接收與采集電路12上，從而實現(xiàn)至少一個聲波接收換能器11和接收與采集電路12的電耦合。接收與采集電路12分別與前端插接單元13以及后端插接單元14電耦合，前端插接單元13與后端插接單元14的形狀相匹配，以便在將另一個聲波接收裝置的前端插接單元13以及一個聲波接收裝置的后端插接單元14插接在一起時，在兩個相鄰的聲波接收裝置之間形成密閉的電耦合。
[0027]由此，根據(jù)本發(fā)明實施例的聲波接收裝置，有利于實現(xiàn)多個聲波接收裝置的穩(wěn)固、密封的串行級聯(lián)，能夠工作在井下高溫高壓的環(huán)境，并滿足井眼空間和聲學結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求。當將根據(jù)本發(fā)明實施例的多個聲波接收裝置串聯(lián)以形成聲波接收系統(tǒng)時，所述聲波接收系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)多個聲波接收裝置的穩(wěn)固、密封的串行級聯(lián)，能夠工作在井下高溫高壓的環(huán)境，并滿足井眼空間和聲學結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求。
[0028]如圖1所示，聲波接收裝置還可包括皮囊121以及金屬外殼122。其中，皮囊121設(shè)置在接收與采集電路12外側(cè)，從而可降低井內(nèi)高溫對接收與采集電路12造成的影響。金屬外殼122設(shè)置在皮囊121外側(cè)，從而可降低井內(nèi)高壓對接收與采集電路12造成的影響。
[0029]如圖1所示，聲波接收裝置還可包括換能器外殼。換能器外殼可設(shè)置在至少一個聲波接收換能器11的外側(cè)，該換能器外殼可由透聲的耐高壓、耐高溫材料制成，以使得聲波換能器11與井內(nèi)高溫、高壓的泥漿隔離。
[0030]在一些實施例中，聲波接收裝置還可包括第一腔體和第二腔體，其中，至少一個聲波接收換能器11設(shè)置在第一腔體中，接收與采集電路12設(shè)置在第二腔體中。當?shù)谝磺惑w與第二腔體彼此貫通時，由于第一腔體中的壓力較高，接收與采集電路12的電路設(shè)計除了要滿足高溫的要求之外，還要能承壓。
[0031]為了降低對接收與采集電路12的承壓性能的需求，第一腔體和第二腔體可彼此隔離。例如，第一腔體和第二腔體可通過承壓接頭連接，從而在第一腔體和第二腔體中形成不同的壓力。
[0032]如圖1所示，前端插接單元13的端部設(shè)置有公接頭131。前端插接單元包括第一外側(cè)壁132和第二外側(cè)壁133，其中，第一外側(cè)壁132和第二外側(cè)壁133的內(nèi)徑不同。第一外側(cè)壁132上設(shè)置有第一凸環(huán)134，第二外側(cè)壁133上設(shè)置有第一凹槽135。第一凹槽135中設(shè)置有第二凹槽136。如圖1所示，可將第一凹槽135設(shè)置得較寬但是較淺，而將第二凹槽136設(shè)置得較窄但是較深。
[0033]如圖1所示，后端插接單元14的端部設(shè)置有母接頭141。皮囊121內(nèi)側(cè)設(shè)置有與第一凸環(huán)134的形狀相匹配的第三凹槽142，從而有助于增加聲波接收裝置串聯(lián)時的密封性。金屬外殼122內(nèi)側(cè)設(shè)置有分別與第一凹槽135以及第二凹槽136的形狀相匹配的第二凸環(huán)143以及第三凸環(huán)144，從而有助于增加聲波接收裝置串聯(lián)時的穩(wěn)固性。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，接收與采集電路12分別與前端插接單元13以及后端插接單元14通過至少一路總線電耦合。例如，接收與采集電路12分別與前端插接單元13以及后端插接單元14通過至少一路CAN、RS485或LVDS串行總線電耦合。在將多個聲波接收裝置串聯(lián)時，多個聲波接收裝置中的接收與采集電路12可通過至少一路總線電耦合。此時，至少一路總線上可以分時傳輸多個聲波接收裝置上的數(shù)字聲波信號。
[0035]圖2示出了圖1中的一個聲波接收裝置沿A-A方向的剖面圖。
[0036]如圖2所示，四個聲波接收換能器11在聲波接收裝置的徑向平面上按圓周排列，SP相鄰聲波接收換能器11在聲波接收裝置的徑向平面上的圓心角為90度。
[0037]值得注意的是，當僅有一個聲波接收換能器11時，該聲波接收換能器11可設(shè)置在聲波接收裝置的徑向平面上的中心位置。而聲波接收換能器11在聲波接收裝置的軸向上的分布可通過將多個聲波接收裝置串聯(lián)實現(xiàn)。
[0038]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的接收與采集電路的結(jié)構(gòu)框圖。
[0039]如圖3所示，接收與采集電路12可包括前置放大器123、濾波器124、自動增益調(diào)節(jié)器125以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器126。
[0040]具體地，前置放大器123用于對接收與采集電路12接收的信號進行放大。濾波器124用于對前置放大器123輸出的信號進行濾波。自動增益調(diào)節(jié)器125用于對濾波器124輸出的信號進行增益調(diào)節(jié)。模數(shù)轉(zhuǎn)換器126用于將自動增益調(diào)節(jié)器125輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。
[0041]由此，根據(jù)本發(fā)明實施例的接收與采集電路12可為后續(xù)模塊提供較佳的數(shù)字信號，從而可改善根據(jù)本發(fā)明實施例的聲波接收裝置以及聲波接收系統(tǒng)的整體性能。
[0042]以上所述的【具體實施方式】，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的【具體實施方式】而已，并不用于限定本發(fā)明的保護范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種聲波接收裝置，包括:至少一個聲波接收換能器、接收與采集電路、前端插接單元以及后端插接單元，其特征在于，所述至少一個聲波接收換能器的一端與所述接收與采集電路電耦合，所述接收與采集電路分別與所述前端插接單元以及所述后端插接單元電耦合，所述前端插接單元與所述后端插接單元的形狀相匹配，以便在將所述前端插接單元以及所述后端插接單元插接在一起時，形成密閉的電親合。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲波接收裝置，其中，多個聲波接收換能器在所述聲波接收裝置的徑向平面上按圓周排列。3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的聲波接收裝置，還包括:皮囊以及金屬外殼，所述皮囊設(shè)置在所述接收與采集電路外側(cè)，所述金屬外殼設(shè)置在所述皮囊外側(cè)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聲波接收裝置，還包括:換能器外殼，所述換能器外殼設(shè)置在所述至少一個聲波接收換能器的外側(cè)，所述換能器外殼由透聲的耐高壓、耐高溫材料制成。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的聲波接收裝置，還包括:第一腔體和第二腔體，其中，所述至少一個聲波接收換能器設(shè)置在所述第一腔體中，所述接收與采集電路設(shè)置在所述第二腔體中，所述第一腔體和所述第二腔體彼此隔離，或者所述第一腔體和所述第二腔體彼此貫通。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聲波接收裝置，其中，所述接收與采集電路包括:前置放大器、濾波器、自動增益調(diào)節(jié)器以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述前置放大器用于對所述接收與采集電路接收的信號進行放大，所述濾波器用于對所述前置放大器輸出的信號進行濾波，所述自動增益調(diào)節(jié)器用于對所述濾波器輸出的信號進行增益調(diào)節(jié)，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器用于將所述自動增益調(diào)節(jié)器輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聲波接收裝置，其中，所述前端插接單元的端部設(shè)置有公接頭，所述前端插接單元包括第一外側(cè)壁和第二外側(cè)壁，其中，所述第一外側(cè)壁上設(shè)置有第一凸環(huán)，所述第二外側(cè)壁上設(shè)置有第一凹槽，所述第一凹槽中設(shè)置有第二凹槽。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的聲波接收裝置，其中，所述后端插接單元的端部設(shè)置有母接頭，所述皮囊內(nèi)側(cè)設(shè)置有與所述第一凸環(huán)的形狀相匹配的第三凹槽，所述金屬外殼內(nèi)側(cè)設(shè)置有分別與第一凹槽以及第二凹槽的形狀相匹配的第二凸環(huán)以及第三凸環(huán)。9.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的聲波接收裝置，其中，所述接收與采集電路分別與所述前端插接單元以及所述后端插接單元通過至少一路總線電耦合。10.—種聲波接收系統(tǒng)，包括多個如權(quán)利要求1-9任一所述的聲波接收裝置，所述多個聲波接收裝置彼此串聯(lián)。
【文檔編號】G01V1/18GK105929451SQ201610391242
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月3日
【發(fā)明人】賀洪斌, 王秀明, 叢建生, 戴郁郁, 邱萌
【申請人】中國科學院聲學研究所