[发明专利]一种短序列声波生成组件及波列测量仪器

说明书

本发明涉及一种短序列声波生成组件及波列测量仪器，包括电源单元、激发单元、声波发射单元和能量回收单元；声波发射单元包括发射传感器X1；激发单元的输入端连接电源单元，输出端连接发射传感器，用于激发发射传感器，使发射传感器振动从而发射声波；能量回收单元连接发射传感器，用于在发射传感器振动的过程中消耗发射传感器储存的电能；本发明通过设置能量回收单元，通过消耗电能的方式在发射传感器振动的正半周期和/或负半周回收发射传感器内储存的能量，迫使声波发射传感器快速停振，从而使发射传感器发射出的声波波列长度大幅缩短，避免后至波和先至波的后半部分重叠，提高声波全波列测量的测量效果。

技术领域

本发明涉及声波测量的技术领域，具体涉及一种短序列声波生成组件及波列测量仪器。

背景技术

声波测量技术，作为一种无接触测量技术，得到广泛的应用。声波测量技术一般面临的都是比较复杂的声学环境，例如可能面临多条声波传播路径、多个反射体，或者不同的传播模式(纵波、横波或斯通利波等)，这些情况会导致在接收传感器上接收收到的波形是各种波形的叠加。而我们常常需要关注后至波的特性，例如在石油测井中，我们需要测量后至的横波，我们非常关心后至的通过水泥胶结第二界面反射的声波等等。

如果声波波列过长，后至波会和先至波的后半部分重叠在一起，无法识别。如果我们能有效地缩短声波波列的长度，就可以使后至波和先至波充分分离。

声波波列过长可能因为接收传感器频带太窄，也可能因为声波在被测介质中形成了共振回响，但是最主要和最棘手的原因还是在于发射传感器余振过大。具体的，通常发射传感器的两个电极不连接，机械能转换成电能后以电场能量的形式储存在传感器电容之中，并在后续的过程中以反压电效应的方式转换成机械能，反复循环，不能以电能的方式直接消耗。如果直接将发射传感器的正负极短路，发射传感器上产生的电能会直接驱动发射传感器的上的电感，对应机械动能，直接转换成发射传感器的机械动能，反复循环，也不能以电能的方式直接消耗。

发明内容

基于上述表述，本发明提供了一种短序列声波生成组件及波列测量仪器，通过设置能量回收单元，通过消耗电能的方式在发射传感器振动的正半周期和/或负半周回收发射传感器内储存的能量，迫使声波发射传感器快速停振，从而使发射传感器发射出的声波波列长度大幅缩短，避免后至波和先至波的后半部分重叠，提高声波全波列测量的测量效果。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种短序列声波生成组件及波列测量仪器，包括电源单元、激发单元、声波发射单元和能量回收单元；所述声波发射单元包括发射传感器X1；所述激发单元的输入端连接所述电源单元，输出端连接所述发射传感器，用于激发所述发射传感器，使所述发射传感器振动从而发射声波；所述能量回收单元连接所述发射传感器，用于在所述发射传感器振动的过程中消耗所述发射传感器储存的电能。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步的，所述能量回收单元包括正半周期回收单元，用于在所述发射传感器X1振动的正半周期回收电能。

进一步的，所述正半周期回收单元包括互感器T2、开关管Q2和二极管D3；

所述互感器T2的一次侧正极连接所述发射传感器X1的正极；所述互感器T2的一次侧负极连接所述开关管Q2的一端，并且所述开关管Q2的另一端接地，所述开关管Q2的栅极为控制端；

所述互感器T2的二次侧正极连接所述二极管D3的负极，并且所述二极管D3的正极接地；所述互感器T2的二次侧负极连接所述电源单元的输出端。

进一步的，所述能量回收单元包括负半周期回收单元，用于在所述发射传感器X1振动的负半周期回收电能。

进一步的，所述负半周期回收单元包括变压器T3、开关管Q3和二极管D4；