一种井下腔体介质声速测量系统、方法、电子设备及介质技术方案

本发明专利技术涉及一种井下腔体介质声速测量系统、方法、电子设备及介质，包括仪器外壳、第一收发电路、第一声学换能器、第二收发电路、第二声学换能器、半圆形挡板和控制装置；第一收发电路用于控制第一声学换能器发射第一声波，并接收第一回波和第二回波；第二收发电路用于控制第二声学换能器发射第二声波，并接收第三回波和第四回波；控制装置用于根据第一声波、第一回波、第二回波、第二声波、第三回波和第四回波，确定系统所处介质，若介质为气体，则根据第一回波和第二回波，确定气体介质对应的声速，若介质为液体，则根据第三回波和第四回波，确定液体介质对应的声速。解决了单一声学换能器难于同时适配不同介质的问题。难于同时适配不同介质的问题。难于同时适配不同介质的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种井下腔体介质声速测量系统、方法、电子设备及介质


[0001]本专利技术涉及测距声纳
，尤其涉及一种井下腔体介质声速测量系统、方法、电子设备及介质。

技术介绍

[0002]盐穴地下储气库的声学测量的设备主要由测距短节和测速短节等组成，工作时，测距换能器激发声波信号，测量腔体壁的回波信号，而声学换能器测量当前位置的介质声速，两者结合可以确定仪器到腔体壁的距离，进而得到腔体形状和体积。其中当前设备中的声速测量短节存在的主要问题之一是只有一个声学换能器(液体声学换能器或气体声学换能器)，实际腔体内部既有流体又有气体存在，需要其同时适用于水和气体两种介质，但在实际测量中，单一声学换能器在流体和气体环境中的声波幅度具有明显差异，发射和采集电路需要进行相应的适配，并且换能器的也需要进行相应的阻抗匹配，并且这种信号差异在测量环境未知的情况下给后续处理带来了一定困难，需要开发自适应的算法；而且，流体和气体测距换能器本身具有不同频率，单一测声学换能器难以与其相匹配，导致声速测量和测距换能器的频率不同，影响了腔体测量的准确性。

技术实现思路

[0003]为了克服单一声学换能器难于同时适配不同介质的问题，本专利技术提供了一种井下腔体介质声速测量系统、方法、电子设备及介质。
[0004]第一方面，为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种井下腔体介质声速测量系统，包括仪器外壳、第一收发电路、第一声学换能器、第二收发电路、第二声学换能器、半圆形挡板和控制装置；
[0005]仪器外壳上开设有半开放的腔体，第一声学换能器和第二声学换能器分别设置在仪器外壳的两端，半圆形挡板设置在仪器外壳中部且位于腔体中，第一声学换能器的高度与第二声学换能器的高度一致，半圆形挡板的高度为第一声学换能器高度的一半，第一收发电路与第一声学换能器连接，第二收发电路与第二声学换能器连接；
[0006]第一收发电路用于控制第一声学换能器发射第一声波，并接收半圆形挡板反射回的第一回波，以及第二声学换能器反射回的第二回波；
[0007]第二收发电路用于控制第二声学换能器发射第二声波，并接收半圆形挡板反射回的第三回波，以及第一声学换能器反射回的第四回波；
[0008]控制装置用于根据第一声波、第一回波、第二回波、第二声波、第三回波和第四回波，确定系统所处介质；若介质为气体，则根据第一回波和第二回波确定气体介质对应的声速；若介质为液体，则根据第三回波和第四回波确定液体介质对应的声速。
[0009]本专利技术提供的一种井下腔体介质声速测量系统的有益效果是：对于井下腔体，通过收发电路(第一收发电路或第二收发电路)控制声学换能器(第一声学换能器或第二声学换能器)发射声波，并利用半圆形挡板与声学换能器之间的高度差制造不同的回波，即可通
过第一声波、第一回波、第二回波、第二声波、第三回波和第四回波之间的声波特性确定井下腔体内的介质，并根据不同介质，采用不同的回波信号(第一回波、第二回波、第三回波和第四回波)得到该介质下的声速，该一种井下腔体介质声速测量系统可同时在气体介质和液体介质下使用，解决了单一声学换能器难于同时适配不同介质的问题。
[0010]第二方面，本专利技术提供了一种井下腔体介质声速测量方法，该方法包括：
[0011]控制第一声学换能器发射第一声波，并接收半圆形挡板反射回的第一回波，以及第二声学换能器反射回的第二回波；
[0012]控制第二声学换能器发射第二声波，并接收半圆形挡板反射回的第三回波，以及第一声学换能器反射回的第四回波；
[0013]根据第一声波、第一回波、第二回波、第二声波和第三回波和第四回波，确定系统所处介质；若介质为气体，则根据第一回波和第二回波确定气体介质对应的声速；若介质为液体，则根据第三回波和第四回波确定液体介质对应的声速。
[0014]第三方面，本专利技术还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并在处理器上运行的程序，处理器执行程序时实现如上述的一种井下腔体介质声速测量方法的步骤。
[0015]第四方面，本专利技术还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有指令，当指令在终端设备上运行时，使得终端设备执行一种井下腔体介质声速测量方法的步骤。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。
[0017]图1为本专利技术实施例的一种井下腔体介质声速测量系统的结构示意图；
[0018]图2为第一波形幅度图；
[0019]图3为本专利技术实施例的一种井下腔体介质声速测量方法的流程示意图。
具体实施方式
[0020]下列实施例是对本专利技术的进一步解释和补充，对本专利技术不构成任何限制。
[0021]以下结合附图描述本专利技术实施例的一种井下腔体介质声速测量系统、方法、电子设备及介质。
[0022]如图1所示，本专利技术实施例提供了一种井下腔体介质声速测量系统，包括仪器外壳1、第一收发电路2、第一声学换能器3、第二收发电路4、第二声学换能器5、半圆形挡板6和控制装置。
[0023]仪器外壳上开设有半开放的腔体，将一种井下腔体介质声速测量系统放置在井下腔体时。该半开放的腔体内就会填满气体或液体，即可对半开放的腔体内的气体或液体进行声速测量。
[0024]第一声学换能器和第二声学换能器分别设置在仪器外壳的两端，半圆形挡板设置在仪器外壳中部且位于腔体中，其中，第一声学换能器和第二声学换能器之间的距离L1为12cm，第一声学换能器与半圆形挡板之间的距离L2为5cm，第二声学换能器与半圆形挡板之
间的距离L3为5cm。
[0025]第一声学换能器的高度与第二声学换能器的高度一致，半圆形挡板的高度为第一声学换能器或第二声学换能器高度的一半，当声学换能器发射声波信号时，由于声学换能器与半圆形挡板之间的高度差，声波信号遇到不同物体会反弹不同的回波信号，例如第一声学换能器发射的第一声波遇到半圆形挡板反射回第一回波，第一声波遇到第二声波换能器反射回第二回波，同理，第二声学换能器发射的第二声波遇到半圆形挡板反射回第三回波，第二声波遇到第一声波换能器反射回第四回波。
[0026]第一收发电路与第一声学换能器连接，第二收发电路与第二声学换能器连接，其中，第一收发电路包括第一发射电路和第一采集通讯电路，第二收发电路包括第二发射电路和第二采集通讯电路，第一发射电路和第一采集通讯电路与第一声学换能器连接，第二发射电路和第二采集通讯电路与第二声学换能器连接；第一发射电路用于控制第一声学换能器发射第一声波，第一采集通讯电路用于接收第一回波和第二回波，第二发射电路用于控制第二声学换能器发射第二声波，第二采集通讯电路用于接收第三回波和第四回波。
[0027]控制装置用于根据第一声波、第一回波、第二回波、第二声波、第三回波和第四回波，确定系统所处介质；若介质为气体，则根据第一回波和第二回波确定气体介质对应的声速；若介质为液体，则根据第三回波和第四回波本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种井下腔体介质声速测量系统，其特征在于，包括仪器外壳、第一收发电路、第一声学换能器、第二收发电路、第二声学换能器、半圆形挡板和控制装置；所述仪器外壳上开设有半开放的腔体，所述第一声学换能器和所述第二声学换能器分别设置在所述仪器外壳的两端，所述半圆形挡板设置在所述仪器外壳中部且位于所述腔体中，所述第一声学换能器的高度与所述第二声学换能器的高度一致，所述半圆形挡板的高度为所述第一声学换能器高度的一半，所述第一收发电路与所述第一声学换能器连接，所述第二收发电路与所述第二声学换能器连接；所述第一收发电路用于控制所述第一声学换能器发射第一声波，并接收所述半圆形挡板反射回的第一回波，以及所述第二声学换能器反射回的第二回波；所述第二收发电路用于控制所述第二声学换能器发射第二声波，并接收所述半圆形挡板反射回的第三回波，以及所述第一声学换能器反射回的第四回波；所述控制装置用于根据第一声波、第一回波、第二回波、第二声波、第三回波和第四回波，确定所述系统所处介质；若所述介质为气体，则根据所述第一回波和所述第二回波确定气体介质对应的声速；若所述介质为液体，则根据所述第三回波和所述第四回波确定液体介质对应的声速。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制装置具体用于：根据所述第一声波、第一回波和第二回波，确定第一波形幅度；根据所述第一回波和所述第二回波，确定所述第一回波到达所述第一声学换能器及所述第二回波到达所述第一声学换能器的第一时间差；根据所述第二声波、第三回波和第四回波，确定第二波形幅度；根据所述第三回波和所述第四回波，确定所述第三回波到达所述第二声学换能器及所述第四回波到达所述第二声学换能器的第二时间差；若第一波形幅度满足第一预设波形幅度，且所述第一时间差在第一预设范围内，则判断为所述介质为气体；若第二波形幅度满足第二预设波形幅度，且所述第二时间差在第二预设范围内，则判断为所述介质为液体。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述控制装置具体用于：获取所述第一声学换能器到所述半圆形挡板和所述第二声学换能器之间的第一路径差异，以及获取所述第二声学换能器到所述半圆形挡板和所述第一声学换能器之间的第二路径差异；若所述介质为气体，则根据所述第一时间差和所述第一路径差异，确定气体介质对应的声速，若所述介质为液体，则根据所述第二时间差和所述第二路径差异，确定液体介质对应的声速。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述控制装置通过如下公式确定声速：v＝DS/DT；其中，若...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏海波，付亚平，王多才，李建君，黄发木，鲁俊，张宏，成凡，陈加松，侯磊，刘浩生，于博，
申请(专利权)人：国家石油天然气管网集团有限公司，
类型：发明
国别省市：