扇区声波发射装置的制作方法

本实用新型涉及油气勘探测井仪器技术领域，更具体地说，涉及一种扇区声波发射装置。

背景技术：

扇区声波测井技术是评价固井质量的重要方法之一，在油气的开发和勘探方面有着广泛的应用。试验证明影响扇区仪器声波稳定性的重要因素之一是声波发射功率的稳定性。现有的技术多是采用电容充放电激发换能器的方式，由于电路受井下温度的影响，电容的特性会发生变化，导致探头发射的功率也发生变化，从而影响固井声波评价精度。同时声波信号受到电容冲放电的影响，在电缆上形成固定的干扰信号，导致磁定位曲线干扰大，分辨率差等缺点，影响磁定位测量的精度。

综上所述，如何有效地解决扇区仪器声波的稳定性差、磁定位测量精度低的问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种扇区声波发射装置，以解决扇区仪器声波的稳定性差、磁定位测量精度低的问题。

为了达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种扇区声波发射装置，包括用于将电缆电压和发射电压分离的电缆电压分离模块，所述电缆电压分离模块的一端与电缆连接，另一端与发射换能器连接。

优选地，所述电缆电压分离模块包括依次连接的用于向电源变压器发送驱动信号的驱动控制器，用于变换电压的所述电源变压器，用于采集所述电源变压器信号控制振荡控制器以达到电压平衡的采集控制器和用于对所述电源变压器高频驱动的所述振荡控制器，所述驱动控制器的一端与所述电缆连接。

优选地，还包括用于放大控制信号的控制信号驱动模块，所述控制信号驱动模块与所述发射换能器连接以将放大后的所述控制信号发送至所述发射换能器进行信号驱动。

优选地，还包括用于对所述控制信号进行功率变换的功率变换模块，所述功率变换模块一端分别与所述电缆电压分离模块和所述控制信号驱动模块连接，另一端与所述发射换能器连接以对所述发射换能器进行驱动。

优选地，所述电源变压器与所述功率变换模块连接以发送高压电源。

优选地，所述控制信号驱动模块包括用于对所述控制信号进行隔离放大的信号隔离器，用于为所述功率变换模块提供驱动信号的信号驱动器，与所述信号隔离器和所述信号驱动器分别连接的用于电平转换的电平变换器。

优选地，所述功率变换模块包括与所述电缆电压分离模块连接的用于对所述控制信号进行功率放大的功率放大器，与所述功率放大器连接、用于采集所述功率放大器的信号以稳定发射电压的反馈采样器和分别与所述信号驱动器和所述功率放大器连接的用于所述控制信号缓冲的输入信号缓冲器。

优选地，所述电缆电压分离模块、所述控制信号驱动模块和所述功率变换模块为一体式结构。

本实用新型提供的扇区声波发射装置，包括用于将电缆电压和发射电压分离的电缆电压分离模块，电缆电压分离模块的一端与电缆连接，另一端与发射换能器连接。应用本实用新型提供的扇区声波发射装置，通过设置电缆电压分离模块，把电缆总线电压与发射电压完全分离，消除发射电压的波动对电缆信号产生的干扰，实现电缆信号与发射信号的分离，稳定扇区声波发射功率，消除扇区声波发射对电缆的影响，提高磁定位分辨率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的扇区声波发射装置的结构示意图；

图2为本实用新型另一实施例提供的扇区声波发射装置的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的电缆电压分离模块的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的控制信号驱动模块的结构示意图。

附图中标记如下：

电缆电压分离模块11、发射换能器21、控制信号驱动模块2、功率变换模块3、振荡控制器4、采集控制器5、电源变压器6、驱动控制器7、信号隔离器8、电平变换器9、信号驱动器10。

具体实施方式

本实用新型实施例公开了一种扇区声波发射装置，解决了扇区仪器声波的稳定性差、磁定位测量精度低的问题。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-图4，图1为本实用新型实施例提供的扇区声波发射装置的结构示意图；图2为本实用新型另一实施例提供的扇区声波发射装置的结构示意图；图3为本实用新型实施例提供的电缆电压分离模块的结构示意图；图4为本实用新型实施例提供的控制信号驱动模块的结构示意图。

在一种具体的实施方式中，扇区声波发射装置包括用于将电缆电压和发射电压分离的电缆电压分离模块11，电缆电压分离模块11的一端与电缆连接，另一端与发射换能器21连接。一般的，电缆电压分离模块11可以具体为电压分离器，在其他实施例中，也可以为其他形式，只要能够实现相同的技术效果即可，对具体的实现方式不做限定。电缆电压分离模块11通过采用电路分离方法，把电缆总线电压与发射电压完全分离，消除发射电压的波动对电缆信号的干扰，实现了电缆信号与发射信号的分离，解决扇区声波发射功率不稳、磁定位分辨率差的问题。

更进一步地，电缆电压分离模块11包括依次连接的用于向电源变压器6发送驱动信号的驱动控制器7，用于变换电压的电源变压器6，用于采集电源变压器6信号控制振荡控制器4以达到电压平衡的采集控制器5和用于对电源变压器高频驱动的振荡控制器4，驱动控制器7的一端与电缆连接。

驱动控制器7的一端与电缆连接，另一端与电源变压器6连接，电源变压器6的另一端与采集控制器5的一端连接，采集控制器5的另一端与振荡控制器4的一端连接，振荡控制器4的另一端与驱动控制器7连接。一般的，驱动控制器7与测井电缆相连，作为电源变压器6的驱动信号，电源变压器6将信号传输至采集控制器5，将信号进行处理后调整为输出信号，输出信号控制振荡控制器4工作，达到电压平衡的目的。一般的，振荡控制器4可采用集成振荡芯片CD4011搭建而成，产生20K高频信号，实现对电源变压器6的高频驱动，该控制器电路设计简单，集成化程度高。采集控制器5有采集单片机dspic30f4011为主要采集芯片，其为TI高速单片机，本身带有AD采集芯片，具有低功耗和高性能等优点，在其他实施例中，也可以选择其他的采集控制器5，只要能够达到相同的技术效果即可，对具体的实现形式不作限定。

具体的，还包括用于放大控制信号的控制信号驱动模块2，控制信号驱动模块2与发射换能器连接以将放大后的控制信号发送至发射换能器进行信号驱动。

一般的，控制信号驱动模块2采用电源电压变换电路，将低压控制信号变换成高压控制信号，采用隔离电路，将控制信号隔离放大，提高控制信号的抗干扰能力，控制信号驱动模块2处理后的信号进行输送至发射换能器21上，从而推动发射换能器21工作。一般的，可通过隔离放大器实现，当然，在其他实施例中，也可以选择其他形式的控制信号驱动模块2，只要能够实现相同的技术目的即可，对具体的实现形式不做限定。

进一步地，还包括用于对控制信号进行功率变换的功率变换模块3，功率变换模块3一端分别与电缆电压分离模块11和控制信号驱动模块2连接，另一端与发射换能器连接以对发射换能器进行驱动。

电缆电压分离模块11和控制信号驱动模块2分别经功率变换模块3与发射换能器21连接，控制信号驱动模块2处理后的信号发送至功率变换模块3，进行功率变换，一般采用集成功率放大电路，通过放大的信号可推动发射换能器21工作，电缆电压分离模块11提供高压电源至功率变换模块3。具体的，可设置功率放大器进行功率变换，具体的功率放大器的型号可根据实际的扇区声波发射装置的需要自行进行选择，均在本实用新型的保护范围内。

为了降低能量损耗，可设置高压变压器保证电路电压，高压变压器与功率变换模块3连接，将功率变换模块3放大后的信号发送至高压变压器，通过高压变压器推动发射换能器21工作。在其他实施例中，也可以不设置高压变压器，但不进行上述设置，在电路传输过程中可能会存在能量损耗，影响装置的正常运行，具体的，可根据实际的生产需要自行进行设置。

在本发明的一种实施例中，电源变压器6与功率变换模块3连接以发送高压电源。

电源变压器6与功率变换模块3连接。电源变压器6的信号通过功率驱动变换模块进行功率变换，进而对发射换能器21进行输出信号。一般的，电源变压器6采用高温设计，匝数比为1:20，外部设置磁屏蔽外壳。具体的，电源变压器6的具体形式可根据不同的生产需要自行进行设置。

具体的，控制信号驱动模块2包括用于对控制信号进行隔离放大的信号隔离器8，用于为功率变换模块3提供驱动信号的信号驱动器10，与信号隔离器8和信号驱动器10分别连接的用于电平转换的电平变换器9。

控制信号驱动模块2包括信号隔离器8、信号驱动器10、与信号隔离器8和信号驱动器10分别连接的电平变换器9。控制信号驱动模块2将低压控制信号变换成高压控制信号，采用隔离电路，把控制信号隔离放大，提高控制信号的抗干扰能力。信号隔离器8与电平变换器9及控制信号连接，信号隔离器8采用信号隔离集成电路tc4227提高了信号的抗干扰能力，电平变换器9把3.3V的电压信号转换成15V控制信号。电平变换器9与信号驱动器10连接，信号驱动器10与功率变换模块3相连，为功率变换模块3提供驱动信号。通过上述设置使得低压控制信号变换为高压控制信号，提高控制信号的抗干扰能力。

进一步地，功率变换模块3包括与电缆电压分离模块11连接的用于对控制信号进行功率放大的功率放大器，与功率放大器连接、用于采集功率放大器的信号以稳定发射电压的反馈采样器和分别与信号驱动器和功率放大器连接的用于控制信号缓冲的输入信号缓冲器。

功率放大器对电缆电压分离模块11的信号进行放大，保证信号的传输质量，反馈采样器对功率放大器的信号进行采集，以稳定发射电压。来自单片机控制声波发射方式的信号，经信号驱动器10传输至输入信号缓冲器进行缓冲，再将该信号输送至功率放大器进行放大，经放大后的控制信号，驱动发射换能器，完成信号的传输。具体的，功率放大器可以为IRF640，个数可为两个，功率放大器的中心点与电缆电压分离模块11连接，在其他实施例中，也可以为其他个数的放大器件，且型号也可以根据实际的需要进行设置，功率放大器也可以采用其他形式，只要能够达到相同的技术目的即可。

优选地，功率放大器与高压变压器连接，由上文可知，信号经功率放大器放大后驱动高压变压器，进而驱动发射换能器，在其他实施例中，也可以不设置高压变压器，只要能够达到相同的技术效果即可，均在本实用新型的保护范围内。

在上述各实施例的基础上，电缆电压分离模块11、控制信号驱动模块2和功率变换模块3为一体式结构。为了提高仪器的集成化程度，将其进行一体式设计，实现模块的集成化，替代分离结构设计模式，同时实现了电缆信号与发射信号的分离，解决了现有技术存在的发射功率不稳、磁定位分辨率差的缺点，提高仪器的稳定性。

本实用新型提供的扇区声波发射装置，通过采用高频振荡电路通过变压器隔离实现电缆信号与发射信号的完全分离，由来自单片机的控制信号，控制声波换能器的振荡频率及振荡方式，通过电缆电压隔离方式，降低了声波发射对电缆信号的影响。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。