专利名称：井下相控线阵声波辐射器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及应用地球物理领域的一种既可用于声波测井仪器又可用于井间地震勘探的声波辐射器。
现有声波测井仪器和井间地震勘探所用的声源一般采用一个换能振动元件，它向四周均匀地辐射能量，如
图1所示，即其辐射无明显的指向性并且在探头使用过程中无法控制指向性。这种辐射无指向性的发射探头会导致井下测量仪器的以下几个主要缺点只有少部分能量是向接收探头一侧的地层中辐射进而形成有用的信号，而大部分辐射能量将向与接收探头相反一侧的方向辐射从而形成无用信号；这种辐射器在井眼泥浆中激发起很强的斯通利波，斯通利波往往是地层有用信号的干扰信号。尽管已有极个别仪器应用相位控制的方法试图改善声波辐射器的指向性，但是由于采用两个阵元的辐射器，其辐射能量相对较弱，辐射方向难以控制，不能满足井间地震勘探和新兴的反射声波成像测井的需要。
本实用新型的目的在于提供一种可以在井下使用的、辐射方向和辐射主瓣角宽均可控制的相控线阵声波辐射器。
本实用新型的目的是这样实现的，井下相控线阵声波辐射器为阵列式换能器，它是由3个以上圆管状换能器(阵元)沿同一轴线排列而成的换能器阵，各换能器(阵元)之间装有一个橡胶夹层以实现相邻阵元之间的声电隔离。各个阵元可以是压电圆管，也可以是其它类似于点声源的换能器。
以下结合附图和实施例来详细描述本实用新型的具体结构。
图1是一个圆管状阵元的声波辐射器指向性示意图。
图2是依据本实用新型所提出的四个阵元的井下相控线阵声波辐射器结构示意图。
图3是依据本实用新型所提出的四个阵元的井下相控线阵声波辐射器的辐射指向性示意图。
本实用新型所提出的声波辐射器为阵列式换能器，如图2所示，由3个以上圆管状换能器即阵元1沿同一轴线排列而成的换能器阵，各阵元之间有一个橡胶夹层2以实现相邻阵元之间的声电隔离。各个阵元可以是压电圆管，也可以是其它类似于点声源的换能器。根据声场理论，相控线阵声波辐射器的指向性是由其各阵元发射的声波在场区干涉叠加的结果，与各阵元的分布和施加在阵元上信号的相位有关。对其中每个阵元进行精密的激发相位控制，以调整各个阵元的发射相移从而获得相控线阵声波辐射器辐射的合成主波束的偏转，使其具有可以控制的空间指向性和辐射主瓣宽度。
由于井下相控线阵声波辐射器由3个以上振动元件构成，各个振动元件之间被声电隔离且加载相移信号，从而可以在井下使用过程中随时调整辐射器的指向性和辐射主瓣角的角宽，使声波能量集中向接收探头一侧辐射，从根本上提高接收信号的信噪比，大幅度地增加探测范围。
本实用新型提出采用3个以上阵元的相控线阵声波辐射器，即可以使声波辐射器的声束和辐射主瓣角宽得以控制，又能保证辐射器可以辐射足够的能量，从而可以用于实际的声波勘探。
本实用新型所提出的井下相控线阵声波辐射器既可用于现有声波测井仪器在裸眼井和套管井中测井，又可用于井间地震勘探的声波信号发射。
利用这种相控线阵声波辐射器可以从根本上克服现有声波勘探仪器探头的无指向性及指向性无法控制的缺点，提高声波测井和井间地震勘探的探测能力和信噪比。
权利要求1.一种井下相控线阵声波辐射器，为阵列式换能器，其特征是由3个以上圆管状换能器(阵元)沿同一轴线排列而成。
2.根据权利要求1所述的井下相控线阵声波辐射器，其特征是所说的换能器各阵元之间有一个橡胶夹层以实现相邻阵元之间的声电隔离。
3.根据权利要求1所述的井下相控线阵声波辐射器，其特征是所说的换能器(阵元)可以是压电圆管，也可以是其它类似于点声源的换能器。
专利摘要本实用新型提供了一种井下相控线阵声波辐射器,是一种阵列式换能器,由3个以上圆管状换能器(阵元)沿同一轴线排列而成,各换能器(阵元)之间有一个橡胶夹层以实现相邻阵元之间的声电隔离。各个阵元可以是压电圆管,也可以是其它类似于点声源的换能器。对其中每个阵元进行精密的激发相位控制,可以调整各个阵元的发射相移从而获得相控线阵声波辐射器辐射的合成主波束的偏转,使其具有可以控制的空间指向性和辐射主瓣宽度。
文档编号G01V1/00GK2516983SQ0126857
公开日2002年10月16日 申请日期2001年11月21日 优先权日2001年11月21日
发明者乔文孝, 鞠晓东, 李刚, 陈雪莲 申请人:石油大学(华东)