Ультразвуковой преобразователь Советский патент 1992 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к средствам неразрушающего контроля, предназначено для определения акустических и электрических, свойств горных формаций и может быть использовано в комплексе геофизических методов исследования геологических объектов,

Известно устройство для ультразвуковых измерений, содержащее полуволновый пьезоэлемент, прикрепленный к подложке с помощью слоя клея, толщина которого равна четверти длины волны, причем удельное электрическое сопротивление клея меньше

удельного электрического сопротивления пьезопластины и подложки.

Недостатком указанного устройства является то, что промежуточный слой с такими свойствами вызывает шунтирование электромагнитных колебаний.

Известно также устройство для неразрушаемого контроля, содержащее два пье- зоэлемента, между которыми размещена пластина, выполненная из материала с волновым сопротивлением, в 1,5-2,0 раза большим волнового сопротивления материала пьезоэлемента.

Однако данным устройством можно определять только акустические свойства иссvj ю

2

4 Ю

ледуемого образца, кроме того, использование указанной пластины значительно снижает коэффициент прохождения акустических колебаний и затрудняет измерение скорости звука в сильнопоглощающих средах, например в горных породах,

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее корпус, съемный относительно основного корпуса, пьезоэлемент и протектор из токопроводя- щего материала. Съемный корпус, охватывающий демпфер с пьезоэлементом, позволяет расширить эксплуатационные возможности устройства.

Однако конструкция известного устройства исключает одновременное измерение акустических и электрических параметров контролируемого объекта из-за того, что пьезоэлемент размещен на токопроводя- щем протекторе.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей ультразвукового пьезопреобразователя путем измерения дополнительного параметра контролируемого объекта.

Поставленная цель достигается тем, что ультразвуковой пьезопреобразователь, содержащий пьезоэлемент и протектор из то- копроводящего материала, снабжен изолирующим элементом, размещенным между пьезоэлементом и протектором, а на протекторе выполнен контакт, предназначенный для подключения в процессе контроля к генератору электрических колебаний.

Использование предлагаемого ультразвукового преобразователя позволяет значительно повысить производительность контроля благодаря одновременному определению нескольких физических параметров образца горной породы и улучшить интерпретацию результатов геофизических исследований геологических формаций, так как раздельное определение акустических и электрических свойств образцов горных пород в условиях, приближенных к пластовым, снижает достоверность получаемой информации из-за необходимости дважды подвергать образец воздействию пластовой температуры и горным давлениям.

На чертеже представлена конструкция предлагаемого устройства.

Ультразвуковой преобразователь содержит корпус 1, в цилиндрической полости которого размещен стакан 2, выполненный из диэлектрика, в котором установлена контактная металлическая пластинка 3. Изолятор 4 отделяет протектор 5 от пьезоэлемента 6. Контакт пьезоэлемента 6 с землей осуществляется посредством

сплава Вуда, размещенного в канавке, выполненной в стакане 2 и корпусе 1. Протектор 5 изолирован от корпуса 1 твердеющим диэлектриком 7, например эпоксидной смолой. Токопроводы 8 соединяют пьезоэлемент 6 и протектор 5 с электроразъемом 9. Соединение протектора 5 с электроразъемом 9 осуществляется через отверстие, выполненное в пьезоэлементе 6 и изоляторе 4.

0 Пьезоэлементом является пьезокера- мика, отличающаяся высокой механической добротностью, малыми диэлектрическими потерями и большой величиной коэффициента излучения.

5 Протектор 5 выполнен из материала, обладающего высокой коррозионной стойкостью, необходимой в условиях контакта с минерализованной пластовой водой, и имеющего волновое сопротивление, близкое к волновому сопротивлению пьезокерамики,

0 Для повышения коэффициента прохождения акустических колебаний изолятор выполнен из неполяризованной пьезокерамики.

Устройство работает следующим обра5 зом.

Образец породы, полностью или частично насыщенный минерализованной водой, размещается между двумя ультразвуковыми преобразователями. С генератора элект0 ромагнитных колебаний, например Г5-15, подается сигнал на пьезоэлемент б, одновременно с цифрового измерителя типа Е7- 8 осуществляется питание протекторов 5 обоих ультразвуковых преобразователей.

5 В образце породы одновременно распространяются акустические и электрические колебания. Пройдя контролируемый объект, акустические колебания преобразуются пьезоэлементом второго ультразвуко0 вого преобразователя в электромагнитные колебания, которые после усиления поступают на осциллограф, который измеряет время прохождения акустического сигнала через образец породы. Зная длину образца,

5 рассчитывают скорость звука.

Величина электрического сопротивления отображается на цифровом табло прибора Е7-8.

Величина удельного электрического со0 противления при известных длине образца и площади электрода рассчитыватся по известной формуле.

По известной плотности породы и измеренной скорости рассчитывается акустиче5 екая жесткость (волновое сопротивление породы).

Применение предлагаемого ультразвукового преобразователя позволяет более чем в 2 раза повысить производительность

контроля за счет одновременного определения нескольких физических параметров и улучшить интерпретацию результатов геофизических исследований скважин. Кроме того, преобразователь позволяет повысить достоверность получаемой информации. Формула изобретения Ультразвуковой преобразователь, содержащий пьезоэлемент и протектор из токопроводящего материала, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, он снабжен изолирующим элементом, размещенным между пьезоэлементом и протектором, а на протекторе выполнен контакт, предназначенный для подключения в процессе контроля к генератору электрических колебаний.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к средствам неразрушающего контроля, и предназначено для определения акустических и электрических свойств горных формаций. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей. Ультразвуковой преобразователь содержит пьезоэлемент, протектор из токо- проводящего материала, изолирующий элемент, размещенный между пьезоэлементом и протектором, а на протекторе выполнен контакт, предназначенный для подключения в процессе контроля к генератору электрических колебаний. Ультразвуковой преобразователь позволяет одновременно проводить определение акустических и электрических свойств горных пород, что значительно повышает производительность контроля.1 ил. (Л С