Акустический микроскоп Советский патент 1992 года по МПК G01N29/06 

Изобретение относится к горному делу it мохег быть использовано для определения, дефектов обсадных колонн скважин или наличия посторонних предметов в них.

Известно устройство определения дефектов обсадных колонн, которое создает в колонне скёажины вторичное поле вихревых токов , а о дефектах судят по измеренным комплексным составляющим электромагнитного поля

Известен индукционный дефектометр, содержащий последовательную цепь из генератора, блока управления, разделительного фильтра, генераторной катушки, резистора, приемной катушки, компенсационной катушки, первого и второго частотных модуляторов, смесителя и измерителя частотной модуляции, второй частотный моду- ллтор, подключенный входом к

генераторной катушке, а выходом - к второму входу смесителя.

Наиболее близким техническим решением является устройство для определения дефектов обсадных колонн, содержащее последовательно соединенные генератор и излучатель акустических колебаний, приемник акустических колебаний и последовательно соединенные усилитель и регистратор.

Недостатками известного устройства являются низкая точность в виду затухания акустического сигнала на стыках обсадных колони и низкая производительность в виду необходимости сканирования контролируемой поверхности.

Цель изобретения - повышение точности и производительности определения дефектов.

Х|

СЛ

CJ

о о

Поставленная цель достигается тем, что устройство для определения дефектов обсадных колонн, содержащее последовательно соединенные генератор и излучатель акустических колебаний, приемник акустических колебаний и поспедова- тельно соединенные усилитель и регистратор, снабжено последовательно соединенными одновибратором, ключом и генератором линейно изменяющегося напряжения, входы генератора линейно изменяющегося напряжения, одновибратора, и второй вход регистратора соединены с выходом генератора, второй вход ключа соединен с приемником акустических колебаний, а его выход - с входом усилителя, второй вход которого соединен с выходом генератора линейно изменяющегося напряжения.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для определения дефектов обсадных колонн; на фиг.2 - диаграммы импульсов.

Устройство для определения дефектов обсадных колонн содержит последовательно соединенные генератор 1 и излучатель 2 акустических колебаний, приемник 3 акустических колебаний и последовательно соединенные усилитель 4 и регистратор 5, последовательно соединенные одновибра- тор б и ключ 7, генератор 8 линейно изменяющегося напряжения, входы генератора линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН) 8, одновибратора 6 и второй вход регистратора 5 соединены с выходом генератора 1, второй вход ключа 7 соединен с приемником 3 акустических колебаний, а его выход - с входом усилителя 4, второй вход которого соединен с выходом ГЛИН 8. Генератор 1 содержит последовательную цепь из резистора 9 и конденсатора 10, подключенную к шинам 11 и 12 источника питания (не показан), а ее средняя точка через ключ 13 соединена с первым выходом генератора 1, управляющий вход ключа 13 подключен к выходу автогенератора 14 и второму входу генератора 1. Ключ 13 может быть выполнен в виде связей между конденсатором 15, тиристором 16 и резистором 17. Позицией 18 показана обсадная колонна с дефектами.

Устройство работает следующим образом.

При включении питания автогенерато- ра 14, период следования выходных импульсов которого выбирается больше времени распространения зондирующего и отраженного от самой дальней точки (от дна) скважины сигнала, формирует импульс, по переднему фронту которого стробируется

(начинает развертку луча на экране электронно-лучевой трубки) регистратор 5, запускается ГЛИН 8, срабатывает одновибратор 7, размыкая ключ 6 на время после звучания

излучателя 2 акустических колебаний (например, динамика) и исключая, таким образом, возможность приема излучаемого зондирующего импульса. Замыкается ключ 13, разряжая конденсатор 10 и формируя на

первом выходе генератора 1 узкий треугольный импульс (с крутым передним фронтом), равный по длительности 1 /4 требуемого периода Т колебаний излучателя 2. Последний формирует зондирующий акустический импульс с периодом Т заполняющего его сигнала. При этом Я Т С, где С - скорость распространения звука в воздухе.

Для реализации условия возникновения плоской волны частоту акустического

зондирующего сигнала выбирают ниже частоты радиального резонанса. Для обсадной колоны 18 диаметром D длину волны Я акустического зондирующего сигнала выбирают из условия:

Я 1,71D.

Плоская акустическая волна способна отражаться от малых (менее длины волны)

препятствий, выражающихся в изменении площади поперечного сечения обсадной колонны 18 как в сторону уменьшения, так и увеличения, а также от конца открытой или закрытой обсадной колонны 18, выполняющей функцию волновода. При наличии дефектов обсадной колонны 18 акустический зондирующий импульс частично отражается от них, воспринимается приемником 3 (например, микрофоном), усиливается усилителем 4 с коэффициентом, пропорциональным затуханию звука с расстоянием, и регистрируется регистратором 5. Умножая расстояния на временной диаграмме от начала диаграммы до отраженных импульсов на

масштаб диаграммы определяют расстоя- ние до дефектов, а по амплитуде отраженных сигналов определяют размеры (площадь) дефектов.

Использование плоской акустической

волны при определении дефектов и компенсация затухания позволяют повысить точность и производительность определения дефектов.

Формула изобретения

Акустический микроскоп, содержащий последовательно соединенные генератор, пьезопреобразователь, блок обработки и

усиления сигнала и блок памяти, планшайбу с приводом вращения, каретку, предназначенную для размещения пье- зопреобразователя с приводом вращения, преобразователь траектории сканирования и регистратор, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности, он снабжен блоком считывания и преобразования сигнала, включенным между первым выходом блока памяти и регистратором, блок памяти выполнен аналого

вым с мозаичной мишенью, а преобразова- тел ь траектории сканирования выполнен из блока управления, счетчика, двух формирователей напряжений - синусоидального и косинусоидального соответственно, и подключенных к их выходам двух управляемых усилителей, управляющие входы которых подключены к выходу счетчика, выходы - к второму и третьему входам блока памяти, а входы формирователей напряжений, приводов и счетчика подключены к выходам блока управления.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано в ультразвуковой дефектоскопии и акустической микроскопии. Целью изобретения является повышение производительности контроля за счет использования механической спиральной развертки Для этого акустический микроскоп снабжен блоком считывания и преобразования сигнала, блок памяти выполнен аналоговым с мозаичной мишенью, а преобразователь траектории сканирования выполнен из блока управления, счетчика, двух формирователей напряжений синусоидального и косинусоидального, соответственно, и подключенных к их выходам двух, управляемых усилителей. 2 ил.

Фи2, /

ISZ SSB 2& $3S ZSi &S11$$

®иг 2