[发明专利]一种超声检测充油瓷套内油位的方法

权利要求书

1.一种超声检测充油瓷套内油位的方法，其特征在于由以下步骤组成：

(1)采集界面的多次反射回波信号

将超声换能器的超声探头在检测点处与瓷套管外壁耦合，并发射超声波进入瓷套管壁，并在瓷套管壁内传播，按照常规方法提取n次界面反射回波信号，n为回波次数，且n＞1；

(2)提取n次界面反射回波的声压幅值p_ri并对其进行对数运算

提取步骤(1)所接收的n次界面反射回波信号的声压幅值，按照下述公式对其进行对数运算，得到第i次界面反射回波的相对幅度Δ_ri为：

Δ_ri＝ln p_ri

p_ri是第i次界面反射回波信号的声压幅值，i为1，2,3…n；

(3)以回波次数i和回波相对幅度Δ_ri为坐标描点并进行线性拟合，计算反射声波的平均声压衰减率

根据步骤(2)得到i次回波的相对幅度Δ_ri，以回波次数i为横坐标、回波相对幅度Δ_ri为纵坐标，形成一系列离散点，利用最小二乘拟合将这些点拟合成一条直线，所得直线斜率为反射声波的平均声压衰减率表示为：

$\stackrel{\‾}{k}=\frac{1}{i}\underset{1}{\overset{n}{\Σ}}1n\frac{p_{r(i+1)}}{p_{ri}}=\frac{1}{i}\underset{1}{\overset{n}{\Σ}}({\mathrm{\Δr}}_{i+1}-{\mathrm{\Δr}}_i)$

(4)利用反射声波的平均声压衰减率计算瓷套管内介质的特性阻抗Z₂

根据步骤(3)得到的反射声波的平均压衰减率值大小和公式得到瓷套管内介质的特性阻抗Z₂为：

$Z_2=\frac{1+e^{\stackrel{\‾}{k}}}{1-e^{\stackrel{\‾}{k}}}{Z}_1$

Z₁为瓷套管壁材料的特性阻抗，Z₂为瓷套管内介质的特性阻抗；

(5)评定瓷套管内介质

将步骤(4)所得瓷套管内介质特性阻抗Z₂与特定温度下空气的特性阻抗标准值进行比较，若结果相近，即可判断出瓷套管内的介质为空气，否则为液体；

(6)瓷套管内液位确定

若检测点的介质评定结果为液体，则在其相邻的伞裙上方重复步骤(1)～(5)进行检测；若检测点的介质评定结果为气体，则在其相邻的伞裙下方重复步骤(1)～(5)进行检测，直至确定瓷套管内液位的高度。