Электроакустический преобразователь аппаратуры для акустического каротажа на отраженных волнах Советский патент 1982 года по МПК G01V1/52 

Изобретение относится к промысловой геофизике и может быть использовано в алпаратуре акустического каротажа (АК) на отраженных волнах (акустические каверномеры-профилемеры, аппаратура видеокаротажа). Известны электроакустические преобра зователи АК на отраженных волнах, вьшол няющие функции излучателя и приемника поочередно. Такие преобразователи состоя из пластины пьезокерамики, укрепленной на вращающейся детали tl или на неподвижной детали 2. В известных конструкциях преобразователь работает в режиме свободных колебаний, поэтому излучаемый пакет упругих колебаний имеет большую длительность, в результате чего преобразоват лям присуща значительная протяженность мертвой зоны, т.е. пространства, в пределах которого невозможен прием эхосигналов. Это значительно снижает экоплуатационные характеристики аппара .туры А к, не позволяет ее использовать в скважинах малого диаметра. Наиболее близким к пред тагаемому является электроакустический преобразователь, состоящий из пластинчатого пъезоэлемента и жестко присоединенного к нему демпфера СЗ. Присоединение демпфераискусственноj понижает добротность акустического пр&образователя, и тем самым сокращается протяженность мертвой зоны. Однако при понижении добротности падает чувствительность преобразователя, поэтому демпфирование доводят до некоторого оптимального значения, определяемого условиями работы. Одной из причин увеличения длительности .пакета излучаемых пьезоэлементом колебаний является наличие низкочаототных радиальных колебаний, которые существуют одновременно с толщиннымн высокочастотными колебаниями. Низкоадстотные радиальные колебания накла|Ц 1ваются на полезные высокочастотные 398 колебания, при этом возникает паразит нал амплитудная модуляция высокочастот ных колебаний низкой частотой, что ре ально приводит к увеличению длительност излучаемого пакета. Демпфер, присоединенный к обратной стороне пьезоэлемента, практически на затухания колебаний не влияет. Недостатком такого преобразователя является также значительный уровень бо ковых лепестков, особенно в случае, когда геометрические размеры пьезоэлемента сравнимы с длиной волны излуча&мых колебарпгй. Цель изобретения - повышение помехозащищенности преобразователя за счет уменьшения длительности пакета излучаемых колебаний и уровня боковых лепестков. Поставленная цель достигается тем, что в электроакустическом преобразователе аппаратуры акустического каротажа на отраженных волнах, состоящем из пла стинчатого пьезоэлемента и жестко присоединенного к нему демпфера, пьезоэлемент установлен внутри демпфера и соединен с полостью распространения упругих колебаний при помощи канала-звуковода, выполненного в теле демпфера, причем канал-звуковод имеет в сечении форуму, совпадающую с формой пьезоэлемента и длину, равную протяженности ближней зоны характеристики направленности пь&зоэлемента. На фиг. 1 показан электроакустический преобразователь, разрез; на фиг. 2 то же, вид сверху. Электроакустический преобразователь аппаратуры акустического каротажа на отраженных волнах состоит из пьезоэлемента 1 и демпфера 2, вьшолненного из материала, акустическое сопростивление которого близко к акустическому сопротивлению пьезоэлемента и обладающего большим коэффициентом затухания для упругих колебаний. Пьезоэлемент 1 уотановлен внутри тела демпфера 2 и соеди нен с ним жестко. Пьезоэлемент 1 соединен с наружной полостью при помощи . канала-звуковода 3, который имеет в сечении форму, совпадающую с формой пьезоэлемента (круг). Длина канала-звуковода 3 равна протяженности ближней зоны характеристию направленности пье- зоэлемента. Преобразователь работает следующим образом. 34 При возбуждении пьезоэлемента 1 электрическим импульсом он начинает колебаться, совершая при этом как тол щинные 4-4 и 5-5, так и радиальные олебания 6-6. Толщинные колебания 5от обратной стороны пьезоэлемента, вляясь мешаюшйми, увеличивают длитель ость пакета излучаемых импульсов. Потому они ослабляются в теле демпфера , отразившись от границы демпфера, меющей скос под углом 60°, рассеиваотся и затухают. Радиальные колебания 6-6 распростраяются в направлениях от пьезоэлемента К вертикальным границам демпфера и, отразившись от них, возвращаются к пьезоэлементу. При этом интенсивность за счет затухания в теле демпфера понижается, настолько, что промодулировать толщин- ные колебания и увеличить длительность излучаемого пакета они уже не могут. При частоте толщинных колебаний 1-2 Гц (пьезоэлемент-диск толщиной 1-2 мм, диаметром 15-20 мм) для устранения влияния радиальш:.1Х колебаний необходимо на их пути иметь йольцо из материала демпфера ( W 85% и фенопласт 15%) с толщиной стенки 10-15мм. Толщинные колебания 4-4 от передней стороны пьезоэлемента распостраня ются по каналу-звуководу 3 и выходят нарулсу. При этом в ближней зоне пьезоэлемента протяженностью L происходит интерференция колебаний и формируется характеристика направленности, содержащая главный 7 и боковые 8. В предлагаемом преобразователе боковые лепестки характеристики направленности приходятся на площадь, занимаемую демпфером, материал которого обладает большим коэффициентом затухания. Поэтому колебания боковых лепестков оолабляЕются, энергия их рассеивается и они не могут создать помеху при работе аппаратуры. Применение предлагаемого преобразователя позволяет создать аппаратуру акустического каротажа на отраженных волнах с повышенной помехозашищенностью и возможностью исследования скважины малого диаметра (начиная от 32 мм). Формула и 30 бретения Электроакустический преобразователь аппаратуры для акустического карота-