專利名稱：井下無纜傳輸系統的發聲裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬測井測礦等勘探領域，涉及一種發聲裝置，尤其涉及一種井下無纜傳輸系統的發聲裝置。
背景技術：
在油氣田開發開采過程中，常常需要對井下的各種參數監測，以實現對井下情況的實時掌控。由于某些特殊的井況以及難以施工的大斜度井、封隔器分采井等情況，因此對于井下信息的無纜傳輸的研究就非常有意義。國內在井下無纜信息傳輸方面的研究已經進行了很長一段時間，進行了大量的理論工作，但目前還沒有比較成熟的產品。無線傳輸采用的都是聲波脈沖沿油管串傳輸的方法，井下儀器一般使用電錘法激發機械振動發聲，存在振動頻率不可控、傳輸距離短、儀器耗電大工作時間短等問題。基于這一現狀，有必要研究一種采用新型發聲裝置的井下信息傳輸系統。目前常用的聲波發射裝置主要有兩種壓電陶瓷換能器和磁致伸縮換能器。由于磁致伸縮材料應變大，比起壓電陶瓷的要高5 25倍。且磁致伸縮較壓電陶瓷具有居里溫度高、能量轉換效率高，承受壓力大、驅動電壓低、相應速度快等優點。況且又出現的新型的稀土功能材料-稀土超磁致伸縮材料。因此設計一種用于井下聲波傳輸的新型發聲裝置就成為了可能。
實用新型內容為了解決背景技術中存在的上述技術問題，本實用新型提供了一種井下信息傳輸系統中的發聲裝置，可代替現有壓電陶瓷發聲裝置及敲擊型發聲裝置。有效的解決了壓電陶瓷發聲裝置功率小、頻率難以降低及敲擊型發聲裝置頻率不可控、功耗大等技術問題。本實用新型的技術解決方案是本實用新型提供了一種井下無纜傳輸系統的發聲裝置，其特殊之處在于所述井下無纜傳輸系統的發聲裝置包括激發組件、頂桿以及發聲組件；所述激發組件通過頂桿和發聲組件固定連接在一起。上述發聲組件包括激勵線圈、線圈骨架以及伸縮單元；所述線圈骨架套接在伸縮單元上；所述激勵線圈環繞設置在線圈骨架上；所述伸縮單元頂接在頂桿上。上述發聲組件還包括上頂蓋以及下頂蓋；所述上頂蓋和下頂蓋分別設置于線圈骨架的兩端；所述伸縮單元穿過上頂蓋頂接在頂桿上。上述伸縮單元包括不低于2根的伸縮棒以及不低于3塊的永磁體；所述伸縮棒和永磁體同軸交替形成整體結構。上述伸縮棒是稀土超磁致伸縮棒。上述線圈骨架是不導磁的環氧布棒；所述激勵線圈是漆包線的螺線管線圈。上述激發組件包括激勵開關、碟簧以及加重；所述激勵開關與碟簧相連；所述碟簧設置于加重頂端；所述加重與頂桿固定連接在一起并與發聲組件同軸設置。上述激勵開關包括激勵插頭以及與激勵插頭相適配的激勵插座。[0013]上述加重是由鎢鋼或鉛所形成的圓柱體。上述井下無纜傳輸系統的發聲裝置還包括固定連接在發聲組件端部的底座。本實用新型的優點是本實用新型公開了一種基于稀土功能材料的井下無纜傳輸系統的發聲裝置，具體是利用超磁致伸縮棒在交變的磁場中產生伸縮形變來實現電能到機械能的轉化，將井下測得的壓力溫度等信息轉化為聲波振動信號耦合到油管上，經油管串將信號傳輸到地面。運用本實用新型實現油氣井井下信息的無纜傳輸，省去了使用電纜傳輸井下信息，簡化了施工工藝，節約了開發成本，還可用于常規儀器難以施工的大斜度井和封隔器分采井等，市場前景廣闊。輸出頻率可控的低頻振動信號，信號功率大，便于遠距離傳輸；能高效的實現電能到機械能之間的轉化；結構簡單，實用性強，易于生產制造；易于拆卸和安裝，便于維護，使用非常方便。
圖1是本實用新型所提供的井下無纜傳輸系統的發聲裝置的結構示意圖；其中1-激勵插頭；2-碟簧；3-加重；4-頂桿；5-超磁致伸縮棒；6_激勵線圈；7_線圈骨架；8-下頂蓋；9-底座；10-上頂蓋；11-換能器外殼；12-儀器外殼；13-基座。
具體實施方式
參見圖1，本實用新型提供了一種井下無纜傳輸系統的發聲裝置，該井下無纜傳輸系統的發聲裝置包括用于對已經獲取的壓力溫度等各種電信號進行激發操作的激發組件、 頂桿4以及將激發組件所激發后的電信號進行發聲操作的發聲組件；激發組件通過頂桿4 和發聲組件固定連接在一起。發聲組件包括激勵線圈6、線圈骨架7以及伸縮單元；線圈骨架7套接在伸縮單元上；激勵線圈6環繞設置在線圈骨架7上；伸縮單元頂接在頂桿4上， 同時，發聲組件還包括上頂蓋10以及下頂蓋11 ；上頂蓋10和下頂蓋11分別設置于線圈骨架7的兩端；伸縮單元穿過上頂蓋10頂接在頂桿4上。伸縮單元包括不低于2根的伸縮棒以及不低于3塊的永磁體；伸縮棒和永磁體同軸交替形成整體結構，伸縮棒可以是稀土超磁致伸縮棒5。伸縮單元可以是例如由2根直徑為12mm，長度為IOOmm的稀土超磁致伸縮棒材5 及3塊直徑為12mm，長度為IOmm的永磁體交替組成一個230mm長的整體。在交變的磁場下
產生伸縮變化，并且不會發生倍頻現象。線圈骨架7是不導磁的環氧布棒；激勵線圈6是漆包線的螺線管線圈，線圈骨架7 的內徑接近于超磁致伸縮棒5的直徑，激勵線圈6的長度略大于超磁致伸縮棒5的長度，改善了超磁致伸縮棒5上磁場的均勻度，避免了邊端效應。激發組件包括激勵開關、碟簧2以及加重3 ；激勵開關與碟簧2相連；碟簧2設置于加重3的頂端；碟簧2安裝在加重3的頂部，并用螺絲擰緊，提供適當的預應壓力并使加重3迅速回到原先的位置。加重3與頂桿4固定連接在一起并與發聲組件同軸設置。激勵開關包括激勵插頭1以及與激勵插頭1相適配的激勵插座，激勵插頭1安裝在換能器的頂部，與控制電路的激勵插座相連接，為換能器提供必要的脈沖寬度調制激勵信號。加重3可以是由鎢鋼或鉛所形成的圓柱體，柱體與頂桿4和超磁致伸縮棒5同軸，其目的是為超磁致伸縮棒5提供預壓應力及使聲波振動信號更好的耦合到油管上。該井下無纜傳輸系統的發聲裝置還包括固定連接在發聲組件端部的底座9。作為一個整體結構，本實用新型所提供的基于稀土功能材料的井下無纜傳輸系統的發聲裝置，從上往下依次由激勵插頭1、碟簧2、加重3、頂桿4、上頂蓋10、稀土超磁致伸縮棒5、激勵線圈6、線圈骨架7、下頂蓋8、換能器外殼11、底座9、儀器外殼12及基座13組成。底座9與超磁致伸縮棒5的下端硬連接，為聲波的輻射面，通過基座13與儀器外殼12 相連接，將聲波振動信號耦合到油管上發射出去。本實用新型在具體工作時，將碟簧2安裝在加重3的頂部，不但能實現為超磁致伸縮棒5施加適當的預壓應力，而且能夠為加重3施加相應的彈力使裝置在工作時將離開初始位置的加重3迅速落回到原位，不會影響振動的響應頻率。加重3靠頂桿4與超磁致伸縮棒5進行連接和碟簧2 —起實現棒材的預壓應力，并且能使振動信號更好的耦合到油管上使其傳輸到地面。激勵線圈6為棒材提供交變的磁場，實現了超磁致伸縮棒5的伸縮，從而使裝置產生了較強的聲波振動信號。整個裝置結構緊湊、實用性強、性能優越。本實用新型能夠產生特定的低頻大功率振動信號。具體是利用超磁致伸縮棒在交變的磁場中產生伸縮形變來實現電能和機械能之間的轉化。傳統的敲擊型發聲裝置存在頻率不可控，功耗大等缺點，對于梳狀濾波特性的油管串傳輸不理想。而壓電陶瓷型發聲裝置存在輸出信號功率小，頻率難以降低，不利于遠傳。而超磁致伸縮材料應變大、居里溫度高、能量轉換效率高， 承受壓力大、驅動電壓低、相應速度快等優點。因此用超磁致伸縮材料作為發聲器，其性能遠遠高于敲擊型和壓電晶體發聲裝置。
權利要求1.一種井下無纜傳輸系統的發聲裝置，其特征在于所述井下無纜傳輸系統的發聲裝置包括激發組件、頂桿以及發聲組件；所述激發組件通過頂桿和發聲組件固定連接在一起。
2.根據權利要求1所述的井下無纜傳輸系統的發聲裝置，其特征在于所述發聲組件包括激勵線圈、線圈骨架以及伸縮單元；所述線圈骨架套接在伸縮單元上；所述激勵線圈環繞設置在線圈骨架上；所述伸縮單元頂接在頂桿上。
3.根據權利要求2所述的井下無纜傳輸系統的發聲裝置，其特征在于所述發聲組件還包括上頂蓋以及下頂蓋；所述上頂蓋和下頂蓋分別設置于線圈骨架的兩端；所述伸縮單元穿過上頂蓋頂接在頂桿上。
4.根據權利要求3所述的井下無纜傳輸系統的發聲裝置，其特征在于所述伸縮單元包括不低于2根的伸縮棒以及不低于3塊的永磁體；所述伸縮棒和永磁體同軸交替形成整體結構。
5.根據權利要求4所述的井下無纜傳輸系統的發聲裝置，其特征在于所述伸縮棒是稀土超磁致伸縮棒。
6.根據權利要求5所述的井下無纜傳輸系統的發聲裝置，其特征在于所述線圈骨架是不導磁的環氧布棒；所述激勵線圈是漆包線的螺線管線圈。
7.根據權利要求1-6任一權利要求所述的井下無纜傳輸系統的發聲裝置，其特征在于所述激發組件包括激勵開關、碟簧以及加重；所述激勵開關與碟簧相連；所述碟簧設置于加重頂端；所述加重與頂桿固定連接在一起并與發聲組件同軸設置。
8.根據權利要求7所述的井下無纜傳輸系統的發聲裝置，其特征在于所述激勵開關包括激勵插頭以及與激勵插頭相適配的激勵插座。
9.根據權利要求8所述的井下無纜傳輸系統的發聲裝置，其特征在于所述加重是由鎢鋼或鉛所形成的圓柱體。
10.根據權利要求1所述的井下無纜傳輸系統的發聲裝置，其特征在于所述井下無纜傳輸系統的發聲裝置還包括固定連接在發聲組件端部的底座。
專利摘要本實用新型涉及一種井下無纜傳輸系統的發聲裝置，井下無纜傳輸系統的發聲裝置包括激發組件、頂桿以及發聲組件；激發組件通過頂桿和發聲組件固定連接在一起。本實用新型提供了一種井下信息傳輸系統中的發聲裝置，可代替現有壓電陶瓷發聲裝置及敲擊型發聲裝置。有效的解決了壓電陶瓷發聲裝置功率小、頻率難以降低及敲擊型發聲裝置頻率不可控、功耗大等技術問題。
文檔編號H04R9/02GK202103834SQ20112020332
公開日2012年1月4日 申請日期2011年6月16日 優先權日2011年6月16日
發明者周明剛, 王磊, 程雙元, 許攀峰 申請人:西安思坦儀器股份有限公司