[实用新型]双频超声波流量测试仪

说明书

技术领域

本实用新型属于流量检测技术领域，具体涉及一种双频超声波流量测试仪。

背景技术

随着超声波技术的不断发展，超声波流量计技术得到快速的发展。但是，我国对于超声波流量计技术的研究起步较晚，并且发展速度和研究水平仍然落后于国际水平。

超声波流量计的测量原理是以物理学中的多普勒效应为基础。具体为：当声源和观察者之间存在相对运动时，观察者所感受到的声频率将不同于声源所发出的频率。这是由于相对运动而产生的频率变化与两物体的相对速度成正比。另外，超声波多普勒流量测量的一个必要条件是：被测流体中含有一定数量的固体粒子或气泡，这些固体粒子或者气泡能够反射声波。

但是，在石油勘探、钻井技术领域应用上述超声波流量计时，并不能够准确地测量井内流体的流量，由此影响石油勘探或者钻井的工程进度，严重的情况下，给油气的开发带来危险。因此，需要一种双频超声波流量测试仪，以解决现有技术中存在的上述技术问题。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型提供了一种双频超声波流量测试仪。采用这种双频超声波流量测试仪能够准确测试测井内油、气或者水的流量，为石油的勘探或者钻井施工提供准确的参考。

本实用新型所采用的技术方案为：

一种双频超声波流量测试仪，其包括：声波导装置，用于设置于测井内，包括超声波发射端和超声波接收端，所述超声波发射端用于发射第一频率超声波和第二频率超声波，所述超声波接收端用于分别接收对应地由流体中的颗粒反射回的第一反射波和第二反射波以分别转换为第一反射波电信号和第二反射波电信号；数据处理单元，与所述声波导装置连接，用于接收所述第一反射波电信号和第二反射波电信号，以获取所述流体的流速。

优选地，所述数据处理单元包括单片机和DSP处理器，所述超声波发射端和所述超声波接收端分别连接于所述DSP处理器，所述DSP处理器连接于所述单片机。

优选地，所述超声波发射端和所述DSP处理器之间设置有DDS芯片和功率放大电路，所述DDS芯片连接于所述DSP处理器，所述功率放大电路设置于所述DDS芯片和所述超声波发射端之间。

优选地，所述超声波接收端和所述DSP处理器之间设置有滤波放大电路，所述滤波放大电路包括顺次连接的前置放大电路、带通滤波器放大器、混频器和低通滤波器，所述前置放大电路连接于所述超声波接收端，所述低通滤波器连接于所述DSP处理器，其中所述混频器还连接于所述功率放大电路。

优选地，所述功率放大电路包括放大器(U0)、NPN型三极管(Q1)、PNP型三极管(Q2)、二极管(D1、D2)、电容(C1)、电阻(R1、R2、R3以及R4)以及变压器(T1)，所述电阻(R3)连接于所述放大器(U0)的第一输入端，所述电容(C1)和所述PNP型三极管(Q2)的基极依次串联至所述放大器(U0)的第一输出端，所述电阻(R4)的两端分别连接所述放大器(U0)的第一输入端和第一输出端，所述NPN型三极管(Q1)的发射极连接于所述PNP型三极管(Q2)的集电极，所述电阻(R1)、所述二极管(D1)、所述二极管(D2)和所述电阻(R2)串联后与所述NPN型三极管(Q1)和所述PNP型三极管(Q2)并联，所述变压器(T1)的输出端连接至所述NPN型三极管(Q1)和所述PNP型三极管(Q2)之间。

优选地，所述单片机的型号为AT89C51ID2，所述DSP处理器为TMS320F2812数字信号处理器，和/或所述DDC芯片为AD9850直接频率合成器。

优选地，所述声波导装置包括圆柱体段和圆锥段，所述圆锥段设置于所述圆柱体段的一端，所述圆柱体段构造为中空的管段，所述圆柱体段的侧壁上设置有环状透声孔，所述圆柱体段的内部设置有垂直于所述圆柱体段轴线方向的安装隔板，所述超声波接收端设置于所述安装隔板的中心处，所述超声波发射端设置于所述超声波接收端的周缘。

优选地，超声波发射端包括第一频率超声波发射端和第二频率超声波发射端，所述第一频率超声波发射端设置于所述超声波接收端的周缘，所述第二频率超声波发射端设置于所述第一频率超声波发射端的周缘，其中所述第一频率超声波发射端和所述第二超声波发射端之间以及所述第一频率超声波发射端和所述超声波接收端之间分别设置有隔声套。

优选地，所述超声波发射端为超声波换能器，所述超声波换能器采用连续正弦波激励。

优选地，所述超声波接收端为压电薄膜超声波接收器。