Ультразвуковой преобразователь

 

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 токопроводящего 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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 G 01 N 29/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР, р О !.! g y ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

%ЫФ (21) 4766638/28 (22) 08.12.89 (46) 15.04.92. Бюл. N 14 (71) Западно-Сибирский научно-исследовательский геологоразведочный нефтяной институт (72) А,А. Болотов (53) 620.179.16 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1293493, кл. G 01 Н 5/06, 1987, Авторское свидетельство СССР

¹1295325,,кл. G 01 N 29/04, 1988.

Авторское свидетельство СССР

N 204660, кл. G 01 N 29/04, 1967. (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к измерительной технике, а именно к средствам неразруИзобретение 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 ультразвуко.вых измерений, содержащее полуволновый пьезоэлемент, прикрепленный к подложке с помощью слоя клея, толщина которого равна четверти длины волны, причем удельное электрическое сопротивление клея меньше,, Ы2„, 1727049 Al шающего контроля, и предназначено для определения акустических и электрических свойств горных формаций. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей, Ультразвуковой преобразователь содержит пьезоэлемент, протектор из токопроводящего материала, изолирующий элемент, размещен н ы и между пьезоэлементом и протектором, а на протекторе выполнен контакт, предназначенный для подключения в процессе контроля к генератору электрических колебаний. Ультразвуковой и реоб разо вател ь позволяет одновременно проводить определение акустических и электрических свойств горных пород, что значительно повышает производительность контроля. 1 ил. удельного электрическото 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 пьезоэлемента, 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 исс1727049 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 токопроводящего 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 токопроводящем протекторе.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей ультразвукового и ьезопреобразователя путем измерения дополнительного параметра контролируемого объекта.

Поставленная цель достигается тем, что ультразвуковой пьезопреобразователь, содержащий пьезоэлемент и протектор из токопроводящего 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 корпус1, 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

55 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 ипротектор5 с электроразъемом 9.

Соединение протектора 5 с электроразъемом 9 осуществляется через отверстие, выполненное в пьезоэлементе 6 и изоляторе 4.

Пьезоэлементом является пьезокерамика, отличающаяся высокой механической добротностью, малыми диэлектрическими потерями и большой величиной коэффициента излучения, Протектор 5 выполнен из материала, обладающего высокой коррозионной стойкостью, необходимой в условиях контакта с минерализованной пластовой водой, и име- ющего волновое сопротивление, близкое к волновому сопротивлению пьезокерамики, Для повышения коэффициента прохождения акустических колебаний изолятор выполнен из неполяризовэн ной пьезокерамики.

Устройство работает следующим образом, Образец породы, полностью или частично насыщенный минерализованной водой, размещается между двумя ультразвуковыми преобразователями. С генератора электромагнитных колебаний, например Г5 — 15, подается сигнал на пьезоэлемент 6, одновременно с цифрового измерителя типа Е78 осуществляется питание протекторов 5 обоих ультразвуковых преобразователей, В образце породы одновременно распространяются акустические и электрические колебания. Пройдя контролируемый объект, акустические колебания преобразуются пьезоэлементом второго ультразвукового преобразователя в электромагнитные колебания, которые после усиления поступают на осциллограф, который измеряет время прохождения акустического сигнала . через образец породы, Зная длину образца, рассчитывают скорость звука.

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

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

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

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

1727049

Соста вител ь А. Болотов

Техред М.Моргентал Корректор Н.Ревская

Редактор А,Огар

Заказ 1275 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, )К-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 контроля за счет одновременного определения нескольких физических параметров и улучшить интерпретацию результатов геофизических исследований скважин. Крометого, преобразователь позволяет повысить 5 достоверность получаемой информации, Формула изобретения

Ультразвуковой преобразователь, содержащий пьезоэлемент и протектор из то10 копроводящего материала, о т л и ч а ю щ ий с я 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,