弯张式低频单极子声波测井发射换能器的设计和实验

发布时间：2020-05-15 05:27

【摘要】：在声波测井行业,如今常用的单极子声源频率在10kHz左右,如果发射换能器的频率控制在1kHz左右,则有助于声波探测更远的范围。因此单极子声源有向低频发展的趋势。在有限的井眼环境和仪器体积的限制下,本文针对降低发射换能器频率这一问题,进行了弯张式低频单极子声波测井发射换能器的研究。研究内容包括理论研究和实验研究两个方面。理论研究部分主要是基于有限元软件进行了仿真:首先利用AutoCAD绘制弯张换能器三维模型,之后将模型导入到有限元仿真软件ANSYS Workbench,通过模态分析得到需要的弯张换能器振动方式及振动频率,再进行谐响应分析,得到弯张换能器的低频振动云图和导纳曲线。实验研究部分的主要内容是对现有的弯张换能器进行了导纳测量和指向性测量:利用导纳测试仪测量弯张换能器在空气中的频率-导纳曲线;将弯张换能器进行组装,用皮囊包裹好放入水中进行指向性测量,指向性测量使用的激励信号根据有限元模拟的结果进行设置。理论分析显示频率为1108.4Hz时弯张换能器能够以单极子工作方式振动,利用该频率对应的脉宽为500us的方波信号对弯张换能器进行激励和测试,发现换能器无指向性,满足低频单极子要求。理论模拟的弯张换能器导纳曲线和实际测量曲线也比较吻合。
【图文】：

- 3 -图 1.1 七大类弯张换能器Fig. 1.1 Seven kinds of flextensional transducer换能器：由扁平而弯曲的弧状表面壳体和内部的驱动外凸型也可以有内凹型。外凸型的形状很像橄榄球，器”；内凹型的也称作“凹筒型弯张换能器”[8]。内凹换能器：为了能放置更多的压电陶瓷堆，在Ⅰ型的基陶瓷堆沿着主轴两端延伸出，壳体形状也有外凸和内

壳体通过螺丝固定在质量块上。换能器的中间波测试仪上；驱动元件是圆环状，叠套在中间柱器的结构组成，可以按照以下五步设计弯张换构用 ANSYS Workbench 进行弯张换能器的模态分问题，建模时对弯张换能器做合理的简化。主要出来，换能器各个部件之间的接触关系要贴合实件，如固定螺丝、接线柱、垫片和胶则可以在建型以通过多种建模途径完成，第一种方法是使用 A工具，，第二种方法是使用 Auto CAD 三维建模，法。先用 Auto CAD 画出弯张换能器的三维模型的简单结构组成模型导入到 ANSYS Workbenc
【学位授予单位】：中国石油大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P631.83

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 高宗发;一种平面宽带发射换能器的设计[J];应用声学;1988年03期

2 袁易全;一种3-3连结复合压电宽带发射换能器的研究[J];声学技术;1988年04期

3 刘文森,许振夏;参量阵辐射的声波在水-沙界面的传播[J];声学学报;1989年01期

4 栾桂冬,张金铎,朱厚卿;低频大功率发射换能器的要求及限制[J];声学技术;1999年02期

5 王清池,刘端适;水层深度遥测仪的发射换能器[J];气象水文海洋仪器;1997年03期

6 苏妍;;圆柱形拼镶发射换能器设计[J];声学与电子工程;2012年02期

7 袁易全;;对华明龙同志“圆柱形压电陶瓷发射换能器设计”一文的讨论[J];南京工学院学报;1980年01期

8 袁易全;;对华明龙同志“圆柱形压电陶瓷发射换能器设计”一文的讨论[J];南京工学院学报;1981年01期

9 柴勇;莫喜平;刘永平;崔政;;磁致伸缩-压电联合激励凹简型发射换能器[J];声学学报;2006年06期

10 赵智勇;韩勇;;一种基于宽带噪声的发射换能器宽带电声参数的测试方法[J];水雷战与舰船防护;2018年01期

相关会议论文 前10条

1 梁中明;陈刚;苑秉成;;声对接阵发射换能器设计与仿真[A];2009系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2009年

2 李朝晖;黄爱根;栾桂冬;张金铎;;一种具有紧凑结构的860Hz大功率发射换能器研制[A];中国声学学会2006年全国声学学术会议论文集[C];2006年

3 房晋洪;胡万辉;戴锡明;;小尺寸宽带单晶发射换能器研究[A];中国声学学会水声学分会2019年学术会议论文集[C];2019年

4 张建兰;高天赋;曾娟;;发射换能器自适应瞬态抑制方法[A];2008’促进中西部发展声学学术交流会论文集[C];2008年

5 李玉霞;;复式偶极子声波发射换能器[A];2008年全国声学学术会议论文集[C];2008年

6 王世全;王月兵;;激光测振技术在发射换能器性能检测中的应用[A];中国声学学会2005年青年学术会议[CYCA'05]论文集[C];2005年

7 姚阳;杨长生;梁红;;夹持式PVDF发射换能器性能研究[A];2019年全国声学大会论文集[C];2019年

8 吴伟炜;秦雷;李莉;董天晓;王丽坤;;一种压电陶瓷晶片叠堆发射换能器振子的设计[A];第十五届全国高技术陶瓷学术年会摘要集[C];2008年

9 蔡鹏飞;姜亚浩;;遗传算法在水声宽带匹配网络的应用[A];2014年水声对抗技术学术交流会论文集[C];2014年

10 姚成章;谢民;;一种AUV用换能器系统研制[A];2016’中国西部声学学术交流会论文集[C];2016年

相关博士学位论文 前1条

1 张勋;浅海航道淤积位置和高度实时监测技术研究[D];哈尔滨工业大学;2008年

相关硕士学位论文 前8条

1 王乾;弯张式低频单极子声波测井发射换能器的设计和实验[D];中国石油大学(北京);2018年

2 陈俊圆;随钻声波测井发射换能器的数值模拟及设计[D];中国石油大学(华东);2017年

3 靳建嘉;低频换能器及校准技术研究[D];哈尔滨工程大学;2011年

4 师庭庭;超声波汽车雨刷系统设计[D];陕西师范大学;2016年

5 杨超;小型低频大功率发射换能器设计与实现[D];电子科技大学;2015年

6 陈莎;材料基本声学参数的测量及其在食品安全中的应用研究[D];北京化工大学;2011年

7 余珍;一种水声导航系统的设计及其接口软硬件研制[D];哈尔滨工程大学;2009年

8 袁经文;低频弯曲式发射换能器研究[D];哈尔滨工程大学;2015年

本文编号：2664543