[發明專利]一種次聲波發射與接收的動液面儀及其方法

有效

• 申請號: 201210528833.6
• 申請日: 2012-12-11
• 公開（公告）號: CN103015980A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 班書昊;李曉艷;蔣學東;胡愛萍;華同曙;席仁強
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: E21B47/047
• 分類號: E21B47/047
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 汪旭東

技術領域

本發明主要涉及石油開采技術領域與自動化設備領域，特指一種具有次聲波發射與接收功能的動液面儀及其方法。

背景技術

動液面是油田開發動態分析中常用的一種重要資料，在油田的采油過程中，急需準確測量油井中的液面高度，進而實時連續監控油井液位，防止冒井，降低耗能。

現有技術中，動液面測試的方法為子彈爆炸回聲測量：即利用子彈爆炸在井口產生聲波，聲波遇到液面反射至井口，通過記錄聲波反射時間及速度來計算液面深度。子彈爆炸回聲測量雖然能夠實現油井中動液面的深度測量，但也存在如下缺陷：采用子彈爆炸生成的聲波頻帶很寬，包括次聲波、聲波和超聲波，整個聲音在傳播的過程中，波包易發散，能量耗散嚴重，這為接收反射回聲準確計時帶來了麻煩；采用子彈爆炸，每次測量都需要爆炸一次，即增加了生產成本，又對周圍的環境造成一定的污染；采用子彈爆炸產生的高低頻聲波混雜，為DSP濾波技術帶來了較大的困難。

發明內容

本發明的目的是：針對現有技術的不足，提供一種具有次聲波發射與接收功能的動液面儀及其方法。

本發明的技術方案是：一種次聲波發射與接收的動液面儀，它包括單片機模塊、用于實現電信號轉換為次聲波的電/聲轉換模塊、用于發射次聲波的次聲波發射模塊、用于將次聲波轉換為電信號的聲/電轉換模塊、次聲波接收模塊、與單片機模塊相連接的液晶顯示模塊；所述電/聲轉換模塊一端與單片機模塊相連，另一端與次聲波發射模塊相連；所述聲/電轉換模塊一端與單片機模塊相連接，另一端與次聲波接收模塊相連。

所述單片機模塊能夠由內部程序控制并發射次聲波的頻率，實現????????????????????????????????????????????????的頻率范圍；所述單片機模塊能夠快速分析與計算次聲波的發射時間與接收時間。

所述電/聲轉換模塊能夠電壓信號的發大、電壓信號轉換為機械波、能夠把頻率在次聲波范圍的機械波的功率進行放大，實現18分貝的穩定聲壓。

所述次聲波發射模塊的揚聲器采用陶瓷揚聲器。

所述電/聲轉換模塊能夠將接收到的次聲波分貝數轉換為電壓信號，并實現分貝數濾波。

所述次聲波接收模塊的傳感器采用高精度次聲波傳感器，對聲壓的測量范圍為5－30分貝。

所述液晶顯示模塊能夠顯示發射次聲波的時間、接收到反射次聲波的時間、動液面的深度值。

本發明的有效效果是：?本發明采用單片機控制并發射10－20Hz的次聲波，克服了波包在傳播過程中易發散的問題；本發明采用單片機接收反射回來的次聲波，克服了子彈爆炸回聲準確計時的困難。?

附圖說明

圖1是本發明的一種具有次聲波發射與接收功能的動液面儀電路結構示意圖。

圖2是本發明的動液面儀的實施方法流程圖。

圖中，1－單片機模塊；2—第一電/聲轉換模塊；3—次聲波發射模塊；;4—第二聲/電轉換模塊；5—次聲波接收模塊。

具體實施方式

以下將結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細說明。

參見圖1所示，一種次聲波發射與接收的動液面儀，它包括單片機模塊1、用于實現電信號轉換為次聲波的第一電/聲轉換模塊2、用于發射次聲波的次聲波發射模塊3、用于將次聲波轉換為電信號的第二聲/電轉換模塊4、次聲波接收模塊5、與單片機模塊1相連接的液晶顯示模塊6；所述第一電/聲轉換模塊2一端與單片機模塊1相連，另一端與次聲波發射模塊3相連；所述第二聲/電轉換模塊4一端與單片機模塊1相連接，另一端與次聲波接收模塊5相連。

所述單片機模塊1能夠由內部程序控制并發射次聲波的頻率，實現的頻率范圍；所述單片機模塊1能夠快速分析與計算次聲波的發射時間與接收時間；

所述第一電/聲轉換模塊2能夠電壓信號的發大、電壓信號轉換為機械波、能夠把頻率在次聲波范圍的機械波的功率進行放大，實現18分貝的穩定聲壓。

所述次聲波發射模塊3的揚聲器采用陶瓷揚聲器。

所述第二電/聲轉換模塊4能夠將接收到的次聲波分貝數轉換為電壓信號，并實現分貝數濾波。

所述次聲波接收模塊5的傳感器采用高精度次聲波傳感器，對聲壓的測量范圍為5－30分貝。

所述液晶顯示模塊6能夠顯示發射次聲波的時間、接收到反射次聲波的時間、動液面的深度值。

如圖2所示，本發明的動液面儀的實施方法流程圖。下面詳細說明實施動液面深度測量的步驟。