声波信号检测装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及声波通讯信号领域，特别地，涉及一种声波信号检测装置。
【背景技术】
[0002]石油天然气是我们生产生活中不可或缺的能源，旋转导向钻井技术是近几年发展起来的新技术，也是目前国际上研究的热点，但井下系统的自动化作业成为了必须攻克的难题。井下短程通讯的主要方式分为两类，一种是声波通讯，一种是电磁通讯。电磁通讯可以高速的传输数据，并且对钻井液质量、泥浆栗流量、受力是否均匀等条件要求不高，但是由于信号在地层中传输速度快、衰减速度慢、导致电磁传输测量方法只适合在浅井中使用，而且低电磁波频率接近于大地频率，易受电气设备和地层电阻率的影响，给信号检测和接收带来不便。声波通讯技术是近几年新发展起来的一种无线传输方式。井下短程声波通讯技术是以弹性波在固定介质中的传播理论为基础。利用机械产生激振向钻柱、岩石等发射声波，经由一段传输距离接收由介质物理特性调制的声波信号，通过观察分析波形的频率幅值和波长等参数来分析工程问题。声波信号可以传播主频为0.4到2kHz的弹性波信号，因而具有更强的载波能力。
[0003]对于声波信号的检测问题，采用传统的线性检测方法，如线性滤波，线性放大等抑制噪声的方法可以实现对信号的检测，但是当信号与噪声频率一致或者噪声淹没了信号时，线性方法检测信号很难实现。
[0004]随机共振理论不把噪声当有害信号处理，而是利用噪声的能量检测微弱信号。简言之，随机共振就是在一定的非线性条件下，由弱周期信号和噪声合作而导致的非线性系统增强周期性输出的现象。
【实用新型内容】
[0005]为了解决上述声波信号检测装置的技术问题，本实用新型提供一种声波信号检测
目.ο
[0006]本实用新型提供的声波信号检测装置包括用于井下短程钻杆声波通讯信号的检测，所述声波信号检测装置包括井上装置和井下装置，所述井下装置包括电连接的信号发生器、激振器、管道及管道上安置的压电传感器。
[0007]在本实用新型提供的声波信号检测装置的一种较佳实施例中，所述井上装置包括电连接的电荷放大器、高斯白噪声产生器、随机共振检测装置及示波器。
[0008]在本实用新型提供的声波信号检测装置的一种较佳实施例中，压电传感器的数量为二个，分别连接所述电荷放大器。
[0009]在本实用新型提供的声波信号检测装置的一种较佳实施例中，所述随机共振检测装置包括第一检测模组和第二检测模组，所述第一检测模组包括依次数据连接的第一数据采集卡、第一计算机、单片机、数字电位器，所述数字电位器与所述第二检测模组数据连接。
[0010]在本实用新型提供的声波信号检测装置的一种较佳实施例中，所述第二检测模组包括依次数据连接的随机共振模拟电路、第二数据采集卡及第二计算机。
[0011]在本实用新型提供的声波信号检测装置的一种较佳实施例中，所述数字电位器与所述随机共振模拟电路数据连接。
[0012]相较于现有技术，本实用新型提供的声波信号检测装置利用非线性系统中的随机共振效应来检测强噪声干扰下的声波微弱信号，可以解决线性系统技术中不能完成的问题。
【附图说明】
[0013]为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所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它的附图，其中:
[0014]图1是本实用新型提供的声波信号检测装置的一种实施例的结构框图；
[0015]图2是图1所示声波信号检测装置的随机共振检测装置的结构框图。
【具体实施方式】
[0016]下面将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，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0017]请同时参阅图1和图2，本实用新型公开一种声波信号检测装置，本实用新型提供的声波信号检测装置包括用于井下短程钻杆声波通讯信号的检测，所述声波信号检测装置包括井上装置和井下装置，所述井下装置包括电连接的信号发生器1、激振器2、管道3及管道上安置的压电传感器7。
[0018]所述井上装置包括电连接的电荷放大器4、高斯白噪声产生器8、随机共振检测装置5及示波器6。
[0019]优选的，所述压电传感器7的数量为二个，分别连接所述电荷放大器4。
[0020]所述随机共振检测装置5包括第一检测模组和第二检测模组，所述第一检测模组包括依次数据连接的第一数据采集卡51、第一计算机52、单片机53、数字电位器54，所述数字电位器54与所述第二检测模组数据连接。
[0021]所述第二检测模组包括依次数据连接的随机共振模拟电路55、第二数据采集卡56及第二计算机57。
[0022]所述数字电位器54与所述随机共振模拟电路55数据连接。
[0023]所述信号发生器I试验中产生正弦信号作用于激振器2，模拟井下钻井实验中平稳的钻井过程。
[0024]所述激振器2将编码信号转化为频率不同的机械运动，激励钻杆产生机械振动，进而传递信号。所述激振器2通过不同的摆放位置分为径向激励和轴向激励。
[0025]所述电荷放大器4用于放大电信号。此电信号是由声波通讯信号通过压电传感器转换过来的电信号。
[0026]所述井上装置还包括高斯白噪声产生器8，所述随机共振检测装置5中待测信号为所述高斯白噪声产生器8产生高斯白噪声信号和电荷放大器4传送过来的钻井信号，将两个信号输入随机共振检测装置5的同时，用第一数据采集卡51采样后输入第一计算机52，根据最佳匹配随机共振方法计算得到a、b的值(具体为:朗之万方程中a、b的值)，并通过串口到单片机53，控制X9241的抽头位置，使之尽量与a、b相符。当随机共振效应产生后，正弦信号与噪声共同作用，使信号输出最强。
[0027]随机共振模拟系统输出经第二数据采集卡56采样后，输入第二计算机57显示其结果，同时输入给示波器6，读出波形，了解井下作业情况。
[0028]所述高斯白噪声产生器8产生的高斯白噪声模拟的是井下钻井过程中会遇到的噪声信号，因此，在本实施例中，以高斯白噪声为例。
[0029]综上所述，本实用新型提供的声波信号检测装置利用非线性系统中的随机共振效应来检测强噪声干扰下的声波微弱信号，可以解决线性系统技术中不能完成的问题。
[0030]以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围之内。
【主权项】
1.一种声波信号检测装置，用于井下短程钻杆声波通讯信号的检测，其特征在于，所述声波信号检测装置包括井上装置和井下装置，所述井下装置包括电连接的信号发生器、激振器、管道及管道上安置的压电传感器。2.根据权利要求1所述的声波信号检测装置，其特征在于，所述井上装置包括电连接的电荷放大器、高斯白噪声产生器、随机共振检测装置及示波器。3.根据权利要求2所述的声波信号检测装置，其特征在于，压电传感器的数量为二个，分别连接所述电荷放大器。4.根据权利要求2所述的声波信号检测装置，其特征在于，所述随机共振检测装置包括第一检测模组和第二检测模组，所述第一检测模组包括依次数据连接的第一数据采集卡、第一计算机、单片机、数字电位器，所述数字电位器与所述第二检测模组数据连接。5.根据权利要求4所述的声波信号检测装置，其特征在于，所述第二检测模组包括依次数据连接的随机共振模拟电路、第二数据采集卡及第二计算机。6.根据权利要求5所述的声波信号检测装置，其特征在于，所述数字电位器与所述随机共振模拟电路数据连接。
【专利摘要】本实用新型公开了一种声波信号检测装置。用于井下短程钻杆声波通讯信号的检测，所述声波信号检测装置包括井上装置和井下装置，所述井下装置包括电连接的信号发生器、激振器、管道及管道上安置的压电传感器。本实用新型提供的声波信号检测装置利用非线性系统中的随机共振效应来检测强噪声干扰下的声波微弱信号，可以解决线性系统技术中不能完成的问题。
【IPC分类】H04B17/00, H04B11/00
【公开号】CN205232235
【申请号】CN201520928049
【发明人】冯元
【申请人】宝鸡文理学院
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2015年11月20日