一种石油测井用低频声信号实现方法及装置与流程

：本发明涉及电磁、声学，具体涉及一种石油测井用低频声信号实现方法及装置。

背景技术

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背景技术：

1、现代石油勘探、地质勘探等领域对低频声源有较大需求，在地质探测中，粘滞的底层介质对高频声吸收系数较大，只有低频声能偶传播较远距离。传统压电换能器发声装置其发声频率较难做到几十hz。采用电磁技术的振动声源，可通过调节供电频率调节发声频率，有其天然的优势。现有的电磁式声源结构通常由外部磁路、两端振动板，内部撞锤组成，通过撞锤撞击两端振动板产生脉冲声波，由于在脉冲声波中包含一定的低频声信号分量，因此传统方法通常如图1所示，通过提取单次脉冲信号中的低频分量来检测距离。但该声源方式激励出的低频声信号分量较小，检测距离较短，应用场景受限。

技术实现思路

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技术实现要素：

1、本发明所要解决的技术问题是，提供一种石油测井用低频声信号实现方法及装置，该实现方法通过多次撞击形成一个低频类周期信号，通过调节撞击的次数，从而调整低频声信号的占比与强度。

2、本发明的技术解决方案是，提供一种石油测井用低频声信号实现方法,包括以下步骤，

3、将单次脉冲声信号进行周期性重复延拓，通过多次重复延拓形成一个类周期的低频声信号，低频声信号的周期与脉冲信号重复周期相同；

4、通过调节重复周期，可以调整所需低频声信号频率；以及

5、通过调整脉冲声信号重复次数，可以调节低频声信号在整体信号中所占比例，也就是可以调节低频信号强度。

6、本发明还提供一种实现上述石油测井用低频声信号实现方法的装置，所述装置由内部线圈、内部磁路、内部动芯、外壳组成，其中，内部磁路包括左右间隔且对称设置的左侧磁路和右侧磁路，内部线圈包括相互独立的左侧线圈和右侧线圈，左侧线圈安装在左侧磁路内部，右侧线圈安装在右侧磁路内部，在工作时，左侧线圈和右侧线圈交替通电，在磁力作用下左侧磁路与右侧磁路交替吸引内部动芯，并通过内部动芯撞击外壳发生振动，从而产生声波向外辐射。

7、作为优选，左侧磁路和右侧磁路使用导磁材料加工而成。

8、作为优选，左侧磁路和右侧磁路之间通过非导磁材料圈进行隔离。

9、作为优选，内部动芯包括外层的导磁材料和内层填充而成的非导磁材料，其中，外层的导磁材料为金属材料。内层填充的非导磁材料可选用聚氨酯、尼龙等。

10、作为优选，外壳由非导磁材料加工而成，且外壳上具有导线出口和充放气接口。通过外壳预留的气孔，可往壳体内部充压已使得设备能够在不同压力(不同水深)下正常工作，不至于压坏外壳。

11、作为优选，通过调整供电电源的电流和频率，和/或调整该装置的内部动芯的内层填充的非导磁材料来调整振动振幅和振动频率，进而调整发声的大小和频率。

12、作为优选，可通过调整外壳的壁厚和材料，可调整该外壳的共振频率，从而调整该装置发声的声波频率。

13、采用以上方案后与现有技术相比，本发明具有以下优点：

14、1、通过周期撞击产生周期性低频声信号，信号强度远大于单次撞击的情况，并且信号强度可通过调节撞击次数进行调节，信号频率可以通过撞击周期进行调节；

15、2、通过设计左右两个磁路，中间采用非导磁材料连接，能够使得左右磁路独立工作互不影响；

16、3、内部动芯采用外层导磁材料，内层聚氨酯等非导磁材料。外层导磁材料与磁路可形成闭合磁路，在通电情况下受到磁力产生运动，内部聚氨酯作为填充物具有比导磁材料更好的弹性，撞击外壳发声，同时也可通过调整内部聚氨酯的大小和密度调节动芯的质量，达到振动最优的振幅和频率。

技术特征：

1.一种石油测井用低频声信号实现方法,其特征在于：包括以下步骤，

2.一种可实现权利要求1所述的石油测井用低频声信号实现方法的装置，其特征在于：所述装置由内部线圈、内部磁路、内部动芯、外壳组成，其中，内部磁路包括左右间隔且对称设置的左侧磁路和右侧磁路，内部线圈包括相互独立的左侧线圈和右侧线圈，左侧线圈安装在左侧磁路内部，右侧线圈安装在右侧磁路内部，在工作时，左侧线圈和右侧线圈交替通电，在磁力作用下左侧磁路与右侧磁路交替吸引内部动芯，并通过内部动芯撞击外壳发生振动，从而产生声波向外辐射。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：左侧磁路和右侧磁路使用导磁材料加工而成。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：左侧磁路和右侧磁路之间通过非导磁材料圈进行隔离。

5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：内部动芯包括外层的导磁材料和内层填充而成的非导磁材料，其中，外层的导磁材料为金属材料。

6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：外壳由非导磁材料加工而成，且外壳上具有导线出口和充放气接口。

7.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：通过调整供电电源的电流和频率，和/或调整该装置的内部动芯的内层填充的非导磁材料来调整振动振幅和振动频率，进而调整发声的大小和频率。

8.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：可通过调整外壳的壁厚和材料，来调整该装置发声的声波频率。

9.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：内层填充而成的非导磁材料为聚氨酯。

技术总结
本发明公开了一种石油测井用低频声信号实现方法及装置，包括以下步骤，将单次脉冲声信号进行周期性重复延拓，通过多次重复延拓形成一个类周期的低频声信号，低频声信号的周期与脉冲信号重复周期相同；通过调节重复周期，可以调整所需低频声信号频率；以及通过调整脉冲声信号重复次数，可以调节低频声信号在整体信号中所占比例，也就是可以调节低频信号强度。本发明通过多次撞击形成一个低频类周期信号，通过调节撞击的次数，从而调整低频声信号的占比与强度。

技术研发人员：马振,王晓飞,张峰海,胡健,郝浩琦,苏石飞,孙昕煜,范进良
受保护的技术使用者：中国船舶重工集团公司第七一五研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13