大功率超聲間歇式控制信號(hào)及井下液位測(cè)量系統(tǒng)的研究.pdf

1、目前中國(guó)的油氣田已進(jìn)入開(kāi)發(fā)的中后期,注水開(kāi)發(fā)的油井中地層堵塞嚴(yán)重,解堵是增油的有效途徑之一。本文實(shí)現(xiàn)了大功率超聲間歇式采油設(shè)備,其振動(dòng)沖擊力大,作用于地層時(shí)能夠在油層中的孔隙液體中產(chǎn)生大量的空化氣泡、對(duì)堵塞于孔隙喉道中的顆粒產(chǎn)生很大的加速度,提高地層的滲透性,增加注水井的注水能力或油井的產(chǎn)液量。為解堵提供了一種有效的手段。
　　本文基于STM32單片機(jī)實(shí)現(xiàn)了大功率超聲間歇式信號(hào)控制電路,該電路以STM32單片機(jī)為核心,產(chǎn)生兩路間歇

2、式PWM控制信號(hào)。這兩路信號(hào)的“死區(qū)時(shí)間”為3 s?,具有180°的相位差。將控制電路接入大功率超聲激發(fā)系統(tǒng)后,大功率超聲設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定,能夠滿(mǎn)足工業(yè)的要求。
　　大功率超聲換能器采用壓電晶體實(shí)現(xiàn)電聲轉(zhuǎn)換,用壓電晶體制作的換能器具有多個(gè)振動(dòng)模態(tài),每個(gè)模態(tài)對(duì)應(yīng)一個(gè)諧振頻率,在該頻率激發(fā)其聲-電或電-聲轉(zhuǎn)換效率最高。實(shí)際應(yīng)用中,為獲得大的超聲功率,需要多個(gè)壓電晶體配對(duì)使用。壓電晶體的一致性對(duì)換能器具有重要影響。本文利用壓電晶體的RLC等

3、效電路,借助于所測(cè)量的壓電晶體的導(dǎo)納曲線以及導(dǎo)納圓實(shí)現(xiàn)了壓電晶體的一致性篩選。即通過(guò)比較導(dǎo)納曲線上的諧振頻率、導(dǎo)納圓圓心、半徑、導(dǎo)納圓形狀等對(duì)換能器進(jìn)行篩選,并測(cè)量了其動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。
　　壓電換能器在空氣中和液體中時(shí),其輻射負(fù)載差別很大,即導(dǎo)納圓半徑差別明顯。利用這些特征,本文發(fā)明了井下液位測(cè)量?jī)x,該系統(tǒng)發(fā)射一個(gè)正弦波于換能器,下井過(guò)程中,當(dāng)換能器從空氣進(jìn)入液體時(shí),其輻射阻抗的變化被系統(tǒng)捕捉,即系統(tǒng)采集探頭兩端的電壓信號(hào)以及經(jīng)過(guò)探