声波换能器温度性能测试装置的制作方法

文档序号:11825649阅读:549来源:国知局
声波换能器温度性能测试装置的制作方法

本发明涉及对声波换能器的性能测试,特别涉及一种声波换能器温度性能测试装置。



背景技术:

声波换能器是一种把声信号转化成电信号,或者是把电信号转化成声信号的传感器。在声波换能器中,负责能量转换的是压电陶瓷或者磁致伸缩材料。然而,这些材料都对温度敏感。不同的温度下,能量转换特征是不同的。

能量转换特征中的不同在声波换能器的某些应用场合中的影响很大,例如,在石油行业的声波幅度测井应用中。声波幅度测井指的是把包括声波换能器阵列(通常由单个发射换能器和多个接收换能器组成)的仪器放置到井中,并且通过电缆线和地面连接。仪器一边进行测量,一边向上提升,或者一边进行测量,一边往下放。测量过程是这样的:发射换能器发射声波,声波在井中传播,最终到达位于远处的接收换能器,通过分析接收换能器接收到的信号幅度,评估井周围的介质的属性。基于声波接收换能器的电压信号来进行分析,以便评估井周围介质的属性。该电压信号和声压信号是一一对应的,而声压信号和电压信号之间的转换比例则和环境温度密切相关,从而导致这种幅度测量方式的测量结果的正确与否和环境温度的变化程度有着很大的关系。

在石油行业中,声波测井的测量深度的范围大概是井下数百米到井下数千米。根据地球物理学,温度随着地下深度的增加而增加,其变化范围大约在一百多摄氏度。这对于采用了声波换能器阵列的测井仪器而言是一个不容忽视的影响。

为了测量温度变化情况下的声波换能器的性能,需要一个测量装置用于盛放被测换能器和标准换能器,其中:被测换能器是被测对象;标准换能器则相当于标尺,它的自身性能很稳定,并且还要求它所处的环境也要相对稳定。如果标准换能器所处环境的温度变化剧烈,那么它的测量结果也会不准确。

现有技术中通常采用隔热透声材料来分隔被测换能器和标准换能器,同时确保声波能量的传送。但是,这种材料在隔热性能和透声方面的折衷使得其既无法实现充分的隔热,还会对声波能量的传送造成相当大程度的妨碍。因此,导致了测量的结果常常不太准确。

因此,一直以来都需要对声波换能器的温度性能进行准确测量的测试装置。



技术实现要素:

本发明的目的在于提供一种声波换能器温度性能测试装置,其能够对声波换能器与温度相关的性能进行准确的测量。

为了实现上述目的,本发明提供了一种声波换能器温度性能测试装置,所述测试装置包括加热器和测量槽。测量槽包括伸长的并且向上敞口的槽身,以及位于所述槽身两端的端头,所述端头用于封闭所述槽身。所述测量槽被划分为加热区、测量区、以及位于所述加热区和所述测量区之间的至少一个恒温区。所述加热区容纳有待加热液体,并且还用于容纳被测换能器。所述测量区容纳有液体,并且还用于容纳标准换能器。所述恒温区容纳有吸热液体,以吸收来自所述加热区的热量。所述加热器位于所述测量槽的加热区中,用于加热所述加热区中的待加热液体。所述测量槽的槽身构成所述被测换能器和所述标准换能器之间的声波能量传递路径的一部分。

优选地,所述槽身由金属材料构成。

优选地,通过在所述测量槽中设置隔温块来将所述测量槽划分成多个区。

优选地,还包括散热循环系统,所述散热循环系统连接到所述测量槽的恒温区,用于循环所述吸热液体,以便释放所述恒温区中积累的热量。

优选地,还包括设置在所述加热区中的温度检测器。

优选地,所述加热区中的待加热液体和所述测量区中的液体是油,所述恒温区中的吸热液体是冰水混合物。

优选地,所述加热区的外侧覆盖以隔温层。

优选地,还包括用于覆盖在所述加热区上的盖板,所述加热器和所述温度检测器可以设置在所述盖板上。

优选地,利用石棉材料来形成所用的隔温块和隔温层。

本发明通过将测量槽划分成多个区,并且在被测换能器和标准换能器之前设置恒温区,确保了标准换能器处于温度非常温度的环境中。此外,将槽身用作被测换能器和标准换能器之间的声波能量传递路径的一部分,使得可以采用更加隔热的材料来分隔被测换能器和标准换能器以便充分隔热的同时,并不妨碍声波能量的传送。由此,使得根据本发明的声波换能器温度性能测试装置能够对声波换能器与温度相关的性能进行更加准确的测量。

根据下文结合附图对本发明优选实施例的详细描述,本领域技术人员将更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

以下的附图本质上仅仅是用于对本发明的一个实施例的示例性图示,并不旨在以任何方式对本发明及其应用进行任何限制。要指出的是,在所有附图中采用相同的附图标记来指示相同或者相似的部件,并且附图未必是按实际比例绘制的。附图中:

图1是根据本发明的一个实施例的立体图;

图2是图1所示的实施例的前向视图;

图3是图1所示的实施例的俯视图;

图4是图1所示的实施例的端视放大图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的示例性实施例进行详细描述。通过下文的描述以及附图的图示,本发明的上述特性、优点以及其他特性和优点将变得明显。要指出的是,以下的描述仅仅是对本发明的示例性实施例进行的说明,这样的描述并不意味着所描述的实施例对于本发明的实现而言是最优的,也不意味着所描述的技术特征对于本发明的实现而言是关键性的。而是,这样的描述仅仅是为了使本领域的技术人员能够更加充分地理解本发明以及实施本发明而进行的例示性描述。此外还要指出的是,本申请中描述的所有示例性实施例的技术特征都能够以合适的方式加以组合,并且组合所得的技术方案也应当被认为落在本发明的范围内。

参见图1至图4,其中示出了根据本发明的一种声波换能器温度性能测试装置100。总体而言,声波换能器温度性能测试装置100包括测量槽200,测量槽200包括伸长的且向上敞口的槽身9和位于槽身9两端的端头1。端头1可以由任何合适的材料(例如,金属材料等等)构成,可以具有任何合适的形状,并且可以采用任何合适的方式(例如,焊接等等)附连到槽身9,用于在槽身9的两端处封闭槽身9。槽身9通常具有大致U形的横截面,并且通常由金属材料形成。但要理解的是,槽身9可以具有任何合适形状的横截面,并且可以由任何合适的材料来形成。

在图示的实施例中,通过隔温块7将测量槽200划分为加热区2、测量区8、以及位于加热区2和测量区8之间的恒温区6。在该实施例中仅仅示出了通过两个隔温块7在测量槽200中划分出一个恒温区6,但是也可以采用其他数量的隔温块7在测量槽200中划分出不止一个恒温区6。此外,隔温块7在测量槽200中的位置也可以根据需要而改变。隔温块7可以由任何合适的隔温材料构成,例如石棉等等。加热区2中被填充以待加热液体,然后被测换能器可以被放置在所述待加热液体中。该待加热液体通常是油或水,但也可以是任何合适的其他液体。测量区8中也被填充以液体,所述液体通常是油或水。标准换能器可以被放置到测量区8内并浸入到所述液体中。恒温区6中填充有吸热液体,以便吸收来自加热区2的通过槽身9传递的热量,从而防止测量区8的升温。恒温区6中的吸热液体可以是冰水混合物,但也可以是任何合适的其他液体。

在加热区2中设置有加热器3,以便对待加热液体进行加热。加热器3可以利用现有技术中已知的任何类型的加热装置来构成,包括但不限于,例如电加热棒。在加热区2中通常还可以设置温度检测器4以便进行温度监控。在图示的实施例中,还包括有覆盖在加热区2上的盖板5,用于防止高温液体喷溅,其中加热器3和温度检测器4都可以设置在所述盖板5中。但要理解的是,加热器3和温度检测器4同样可以设置在加热区2的任何合适位置处。

此外,还可以包括连接到测量槽200的恒温区6的散热循环系统(未示出),其用于循环恒温区6中的吸热液体,以便释放恒温区6中积累的热量。

在图示的实施例中,在加热区2的外部还覆盖有隔温层10。隔温层10可以由任何合适的隔温材料构成,例如石棉等等。当然,在加热区2的外部也可以不覆盖隔温层10。

如果被测换能器在加热区2中进行发射,标准换能器在测量区8中进行接收,那么可以测量被测换能器的发射性能。当然,也可以是标准换能器在测量区8中进行发射,被测换能器在加热区2中进行接收,那么此时测量的是被测换能器的接收性能。在现有技术的情况下,无论上述哪种情况,声波都会被加热区2和测量区8之间的恒温区6以及隔温块7阻拦,从而影响声波的传递。但在本发明中,测量槽200的槽身9被利用来传递声波能量。在这种情况下,声波能量的传递路径是如下情况:从加热区2中的被测换能器到加热区2中的待加热液体,继而传到槽身9,随后传到测量区8中的液体,最后到达测量区8中的标准换能器;或者可以是相反路径。由此,槽身9构成了被测换能器和标准换能器之间的声波能量传递路径的一部分。

应当理解的是,构成声波能量传递路径的一部分指的是:槽身9可以相当于声传播的波导,使得声波在其中传播的能量损失很小;或者,即使考虑到声波在所述波导中的传播时的泄漏,以及考虑到材料本身对声波能量的吸收,但是这些损失都是恒定的,不会影响到对声波换能器温度性能的准确测量。

由此,本发明的声波换能器温度性能测试装置100能够采用更加隔热的材料来实现被测换能器和标准换能器之间的充分隔热,同时不会影响声波能量的传递,从而能够对声波换能器温度性能进行准确的测量。

至此,本领域技术人员应认识到,虽然本文已详尽地示出和描述了多个示例性实施例,但是,在不脱离本发明精神和范围的情况下,仍可根据本申请公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此,本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

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