各行業(yè)的高速發(fā)展,充斥著對(duì)資源的需求,而清潔能源因成本等原因無法大面積普及,使得油氣等化石資源仍是能源使用方面的中流砥柱,對(duì)油田的勘探也成了當(dāng)今時(shí)代資源開采方面的熱點(diǎn)。相對(duì)于傳統(tǒng)油田勘探的手段,隨鉆震電測井有諸多優(yōu)勢,該新型探測油田的技術(shù)以震電效應(yīng)為理論依據(jù),即在地下介質(zhì)中機(jī)械波和電磁波會(huì)有能量的耦合和轉(zhuǎn)換,因此在考慮實(shí)現(xiàn)該方式的主要難點(diǎn)在于機(jī)械波的產(chǎn)生和電磁波的接收,針對(duì)地層參數(shù)的分析則是需要測量機(jī)械波在地層中的傳播速度。本論文設(shè)計(jì)的研究內(nèi)容分為兩個(gè)部分做討論,分別是機(jī)械波的產(chǎn)生和電磁波的接收,這里分為激勵(lì)系統(tǒng)和接收系統(tǒng),激勵(lì)系統(tǒng)用于產(chǎn)生一定能量的聲波,作用在飽和流體的孔隙介質(zhì)耦合得到電磁波,需要考慮激勵(lì)波形和功率,用于產(chǎn)生聲波的設(shè)備是超聲波換能器,其中心頻率限制了激勵(lì)波形的特性是高壓或者頻率集中的窄帶信號(hào),因此分別考慮了不同激勵(lì)波形的優(yōu)勢,震電效應(yīng)耦合效率低,因此在激勵(lì)系統(tǒng)中并提出了以正弦波調(diào)制的高斯信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng),并使用丁類功放進(jìn)行功率放大驅(qū)動(dòng)。在接收系統(tǒng)方面,使用八路采集電路等間距排列安裝到用于防水的骨架中,這樣通過計(jì)算每一路采集到震電信號(hào)的時(shí)間間隔,可計(jì)算出聲波的傳輸速率,進(jìn)而... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

超聲波換能器外殼

顯，在實(shí)驗(yàn)過程中已證實(shí)。2.2激勵(lì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路首先明確激勵(lì)系統(tǒng)需要產(chǎn)生足夠能量的機(jī)械波用于激勵(lì)含流體孔隙介質(zhì)產(chǎn)生震電信號(hào)，在這里選用可產(chǎn)生聲波信號(hào)的超聲波換能器作為激勵(lì)系統(tǒng)的負(fù)載設(shè)備，超聲波換能器在功能上類似于一個(gè)濾波器，在換能器中心頻率附近的激勵(lì)信號(hào)可以得到相應(yīng)頻率的聲波信號(hào)，然而激勵(lì)信號(hào)的頻率分量成分與換能器中心頻率偏離的時(shí)候，就會(huì)有不同程度的衰減[36]，因此需要合理選取激勵(lì)信號(hào)的波形，且超聲波換能器為容性負(fù)載，需對(duì)其進(jìn)行合適的阻抗匹配以獲得良好的工作效果。圖2-5超聲波換能器外殼圖2-6壓電陶瓷電容超聲波換能器在制作過程中，需要分別聯(lián)系好壓電陶瓷制作廠家和換能器外殼制作廠商，對(duì)外殼制作廠商提供具有密封功能的壓電陶瓷外殼的尺寸（見圖2-5），并對(duì)壓電陶瓷廠家提供所需要壓電陶瓷的參數(shù)（見圖2-6），使用外殼封裝壓

震電測井原理及系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)11電陶瓷過程中，需要往外殼中灌入硅油（見圖2-7），由于硅油具有絕緣，耐高溫作用。另外外殼內(nèi)充滿硅油可以保證換能器在水下工作時(shí)有一定的向外壓強(qiáng)，維持一定的密封水平，防止進(jìn)水導(dǎo)致壓電陶瓷損壞。圖2-8為換能器封裝之后的效果圖。圖2-7換能器封裝過程圖圖2-8換能器封裝效果圖本項(xiàng)目使用安捷倫公司的4294A精確阻抗分析儀測得項(xiàng)目中所使用的超聲波換能器的阻抗和相位隨著頻率而變化的參數(shù)波形圖如圖2-9，由圖中可知該換能器有多個(gè)中心頻率，但是其中以當(dāng)頻率為23.54KHz的阻抗為最低，相位為-30.45度，也就是在這個(gè)頻點(diǎn)下?lián)Q能器的工作效果最好，因此本項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)將會(huì)圍繞著該頻率進(jìn)行相關(guān)的一系列測試，需要注意的是在測試過程中不可避免的會(huì)有其它中心頻率點(diǎn)作用結(jié)果的引入，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果并無負(fù)面影響。為了可以獲得任意波形，這里采用了在FPGA內(nèi)使用DDS技術(shù)獲得激勵(lì)波形的數(shù)字信號(hào)，后面通過數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片得到激勵(lì)波形的模擬信號(hào)，再經(jīng)過信號(hào)調(diào)理得到合適電壓的信號(hào)，通過驅(qū)動(dòng)電路傳送給功率放大電路，功放后面則是使用了換能器的阻抗匹配電路，最后則是作為負(fù)載的換能器，激勵(lì)系統(tǒng)功能模塊全部實(shí)現(xiàn)，值得注意的是，激勵(lì)系統(tǒng)在產(chǎn)生波形的同時(shí)，F(xiàn)PGA的其中一個(gè)引腳會(huì)產(chǎn)生一個(gè)同步的觸發(fā)信號(hào)給接收系統(tǒng)，使得接收系統(tǒng)的數(shù)字電路部分開始工作，進(jìn)行信號(hào)的采集。激勵(lì)系統(tǒng)框圖見圖2-10。1、信號(hào)產(chǎn)生。根據(jù)項(xiàng)目的特性，信號(hào)應(yīng)該是一個(gè)在頻域上帶寬足夠窄且在時(shí)域上波形足夠窄的信號(hào)，如果帶寬偏寬的話，那么換能器中心頻率之外的能量將無法發(fā)揮作用，如果在時(shí)域上波形偏長的話，根據(jù)實(shí)驗(yàn)過程，時(shí)域上波形的長度和激勵(lì)系統(tǒng)工作時(shí)對(duì)接收系統(tǒng)影響的直耦信號(hào)有直接關(guān)系，即時(shí)域上波形越長，直耦信號(hào)也就越長，因此需要選

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本文編號(hào)：3525136