Акустический преобразователь Советский патент 1983 года по МПК G01V1/04 H04R17/00 G01V1/52 

Изобретение относится к скважинным и гидроакустическим преобразователям .и может быть использовано в геофизической аппаратуре, гидроакустических приборах, а также для построения аппаратуры акустического воздействия на нефтяные и газовые плас.ГРЫ для интенсификации технологических процессов.

Известен сегментированный цилинлри.ческий преобразователь, выполненный из набора тонких сегментов (призм) 1 .

Недостатками данного прюобразова теля являются большие акустические потери в местах соединения (склейки) призм и малая прочность, а следо)эательно, и малая достижимая мощность.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является акустический преобразователь, содержащий заполненный диэлектрической жидкостью герметичный цилиндрический з укопрозрачный корпус с торцовыми звукоизолирующими крышками, закреп ленный в нем продольный вибратор,, вы полненный в виде двух соосных полу пакетов из поляризованных пьезошайб и размещенной между ними пластины из пассивного материала, снабженных пассивными накладками, стянутыми армирующим эле 1ентом 2,

Недостаток известного устройства состоит в низкой эффективности в режиме излучения .

Цель .изобретения - повышение эффективности в режиме излучения,

Поставленная цель достигается тем что в акустическом преобразователе, содержащем заполненный диэлектрической жидкостью герметичный цилиндрический звукопрозрачный корпус с торцовыми звукоизолирующими крьшжами, закрепленный в нем продольный вибратор, выполненный в виде двух соосных полупакетов из поляризованных пьеэошайб и размещенной между ними пластиной из пассивного материала, снабженных пассивными йакладками, стянутыми армирующим элементом, в промежутках между накладками симметрично размещены V-образные акустические жесткие экраны с отверстиями, соедин нные своими основаниями с пластиной, а краями - с краями накладок, внешняя поверхность которых выполненё концентрично внутренней поверхнос тй корщса.

На фиг. 1 изображен предлагаемый преобразователь; на фиг. 2 - то же., ыид сбоку.,

Акустический .преобразователь представляет: собой продольный полуволновый преобразователь симметричного типа, обтянутый сверху защитной звукопрозрачной резиновой или иной оболочкой I. Внешняя часть верхней накладки 2, выполненная в виде дуги окружности требуемого ралиуса, имеет отверстие для головки армирующего болта 3. Тыльная поверхность . накладки примыкает к торцу верхнего полупакета 4 из продольно поляризованных пьезокерамических шайб. В Vобразном акустически жестком экране 5 выполнены отверстия, а торцы его . опираются на края защитной звукопрозрачной оболочки 6. Отверстия 7 и 8 экрана 5 соединяют затыльное прост-, ранство А с полрстью Б, а сам экран соединяется с пластиной 9 посредством болта 10, число которых, может быть равно одному или более. Между полупакетами размещена пластина 9 прямоугольной формы. Торцы экрана 5 соединяются с защитной оболочкой 6 посредством бол.тов 12, К торцу нижнего полупакета 11 из пьезокерамики, аналогичной полупакету 4, примыкает накладка 13, выполненная аналогично верхней. Для симметрии конструкции центральный угол, в который вписывается дуга наклсщки 2 или 13, выбирается равным порядка 90-120 хотя могут быть приняты и другие значения этих углов.

Преобразователь также содержит -акустически жесткий экран 14, анало;гичный экрану 5, крепежный болт 15; (аналогичный болту 10, отверстия 16 и 17 между полостями В иГ и защит,ную звукопрозрачную оболочку 18, аналогичную оболочке б, выполн.енную из резины, фторопласта, металла и др. .

Внутренняя полость корпуса заполнена трансформаторным маслом, кремнеорганической жидкостью и др. Д-вво преобразователя подключен к положительным электродам пьезокерамики полупакетов 4 и 11, а аналогичный Е-ввод - к отрицательным. Элементы 2, 4, 9, 11 и 14 сжаты с помощью армируквдего болта 3, ввинченного в накладку 13, и склеены между собой с помощью прочного клея, например типа ДМ5-65, ПЛ-20 или др. Экранирующая накладка 19 (фиг. 2) из порис ой резины приклеена на верхнюю акустически жесткую крышку 20. Если экран 20 качественный, то эйран 19 может отсутствовать. Экран 21 выполнен аналогично экрану 19. Крышки 20 и 23 с помсодью болтов 22 крепятся к торцам экранов 5 и 14, а также к пластине 9. Сальниковое устройство 24 служит для вывода кабеля 25. Расстояние aS равно половине длины волны в компенсационной жидкости на резонансной частоте.

Акустический преобразователь раЗотает следующим образом.

В режиме излучения при подаче на вводы Е и Д положительного полупериода напряжения возбуждения от генеоа: тора (не показан) высокой частоты длина полупакетов 4 и 11, а вместе с ними и всего преобразователя вслед ствие продольного пьеэоэффекта увели чивается. Наружная поверхность накла док 2 и 13 создает в иэвучиваемом пространстве акустическую волну сжатия. Тыльные поверхности а и 5, нак ладок создают в это время Тв компенсационной жидкости, заполняющей полости А-Г, волну разрежения, причем эта волна распространяется от поверх ностей о ki В с временной -задержкой на полпериода, так как путь dБ и Ь6 раэен половине длины волны. Акустическая энергия от поверхнос тей о и Ъ проходит через отверстия 7, я 17 экранов. 5 и 14.При этом, за счет поперечного пьезоэффекта в излучении участвует и наружная поверхность полупакетов 4 и 11, ко.торая излучает продольные волны в фа зе с тыльными поверхностями наклодок 2 и 13. Полупакеты могут быть за полнены воздухом, если преобразова:тель предназначен для работы на небольшой глубине, или же той же крмг

,

25

фиг 2 пенсационной жидкостью, что и полости А-Г. Энергия таким образом будет излучаться во все стороны от излучателя в виде цилиндрических волн и с повышенной эффективностью, поскольку в излучении участвуют наружные и тыльные поверхности .излучателя. Так как штотадь тыльной поверхности оказывается достаточно большой-, то сопротивление излучения окажется примерно в 2-4 -раза больше сопротивления излучения известного преобразователя. Таким образом, эффективность предлагаемого преобразователя удается по-высить в 2-4 раза за счет увеличения сопротивления излучения примерно в 2-4 раза, форма диаграммы направленности преобразована из прожекторной в цилиндрическую, что особенно важ- нопри использовании преобразователя в скважинах для реализации различных технологических процессов и проведэ ния геологоразведки. Пьезокерамический элемент может быть заменен на магнитострикционный, имеющий витой или шихтованный стержень.

АКУСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВА.ТЕЛЬ, содержащий заполненный диэле рической жидкостью герметичный цилиндрический звукопрозрачный корпу С торцовыми эвукоиэолирукждими крыш ками, закрепленный в нем продольный вибратор, выполненный в виде двух соосных полупакетов из поляризованных пьеэошайб и размещенной между ними пластины из пассивного материала, снабженных пассивными накладками,стянутыми армирующим элементом, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности в режиме излучения, в промежутках между наклгщками симметрично размещены V-образные акустические жесткие экраны с отверс тиями, соединенные своими основаниями с пластиной, а краями - с краями накладок, внешняя поверхность кото.рых выполнена концентрично внутрен- $g ней поверхности корпуса.