[实用新型]超声波测量海底隔水管与钻柱间环空瞬时流量的装置

权利要求书

1.一种超声波测量海底隔水管与钻柱间环空瞬时流量的装置，其特征在于：它包括超声波传感器、信号收发模块、接口电路、测控器以及上位机；

超声波传感器中包括超声波发射传感器和超声波接收传感器，并排夹装在隔水管外壁上，所述超声波传感器通过信号收发模块与接口电路相连；

所述测控器一端与接口电路相连，另一端与所述上位机相连；

所述测控器电路中包含有依次按输入输出顺序连接的放大电路、滤波电路、自动增益控制电路、模数转换器、电压转换电路、DSP数字信号处理器，DSP数字信号处理器的输出端顺序连接数模转换电路、电压调整电路；还包含有相关外围电路、通信接口。

2.如权利要求1所述的超声波测量海底隔水管与钻柱间环空瞬时流量的装置，其特征在于：包含有超声波发射传感器和超声波接收传感器的所述超声波传感为一对。

3.如权利要求1所述的超声波测量海底隔水管与钻柱间环空瞬时流量的装置，其特征在于：包含有超声波发射传感器和超声波接收传感器的所述超声波传感为三对，按照120°相位布置在隔水管外且位于同一横截面上。

4.如权利要求1所述的超声波测量海底隔水管与钻柱间环空瞬时流量的装置，其特征在于：所述超声波传感器中心频率为640kHz。

5.如权利要求1所述的超声波测量海底隔水管与钻柱间环空瞬时流量的装置，其特征在于：所述相关外围电路中包含有FLASH连接电路、RESET电路。

6.如权利要求1所述的超声波测量海底隔水管与钻柱间环空瞬时流量的装置，其特征在于：所述接口电路中芯片型号为HEADER7x 2，放大电路中芯片型号为Ne5534，滤波电路中芯片型号为MX275，自动增益控制电路中芯片型号为VCA80，模数转换器中芯片型号为TT16KK81或ADS802U，数模转换电路中芯片型号为DAC7512，电压转换电路中芯片型号为SN74LVc245A或SN74LVC4245A，电压调整电路芯片型号选为LM258，RESET电路中芯片型号为CAT811S，FLASH连接电路中芯片型号为S29AL016D。

7.如权利要求1所述的超声波测量海底隔水管与钻柱间环空瞬时流量的装置，其特征在于：所述信号收发模块中有收发电路。

8.如权利要求1所述的超声波测量海底隔水管与钻柱间环空瞬时流量的装置，其特征在于：所述装置利用多普勒效应完成超声波信号检测及超声波收发控制。

9.如权利要求1所述的超声波测量海底隔水管与钻柱间环空瞬时流量的装置，其特征在于：利用所述装置计算出海底隔水管与钻柱之间环空瞬时流体速度为：

V=Ac2f1cosαΔf,]]>

其中：A——隔水管与钻柱之间的环空的截面积，m²；

c——超声波在钻井液中的传播速度，m/s；

f₁——超声波传感器发射的超声波的初始频率，Hz；

α——发射出的超声波束与垂直于流体运动速度方向的夹角，°；

Δf——发射的超声波与接收超声波之间的频率差，Hz。