专利名称：弯曲板波液体密度计的制作方法
技术领域：
本发明属于测量技术领域，具体涉及到采用振动板和被测的液体长生共振来測量液体密度的设备或装置。
背景技术：
随着现代科技的发展，在エ业生产和社会生活的众多的领域中，越来越要求能够精确的测量液体的密度，在某些特殊的场合要求通过细小的孔径，对内部的液体密度进行检测，如油田探測。在石油测井领域中，油井中液体密度是ー个非常重要的參数，需要通过钻孔实时检测石油密度的參数以确定该油田的开采价值。液体密度測量是产出剖面测井的重要測量方法之一，液体密度测量结合流量、含水率、压力、温度等因素測量可以确定井下产出剖面三相流的产能和产量，液体密度測量可以正确地測量气液两相的比例，石油测井领域对液体密度的測量有很苛刻的条件，其整个测量系统需要在地下几千米深的地方エ 作，液体密度计需要能够承受高达200摄氏度左右的高温，还要能在上百兆帕的压力下正常工作。所以对液体密度測量系统提出了特殊的要求，从材料的选择到机械结构的设计等都需要慎重考虑。目前国内、外所采用的液体密度測量设备主要有放射性密度计、压差式密度量计、 音叉谐振式密度计，这三种，由于各种测量的局限性，已不能满足エ业测量的需要。例如传统的放射性密度计由于受放射性源管制的影响，现场运用及产品出口受到很大的限制。此类产品将被被淘汰。而压差式密度计在复杂的工作环境下，存在測量误差大、易损坏、造价高的缺点。音叉谐振式密度计是近些年发展的新的測量密度仪器，由于音叉谐振式弯曲振动的辐射面�。渥杩剐。栽谝禾迕芏鹊臏y量中存在測量精度低的缺点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服上述液体密度测量设备的缺点，提供ー种测量误差小、測量精度高、測量范围大、重复性误差小、能替代放射性密度计的弯曲板波液体レ「。解决上述技术问题所采用的技术方案是在下壳体的轴向加工有进水通槽a，下壳体的上端设置有密封板、下端设置有底板，密封板上设置有上壳体，上壳体内设置有发射器和接收器，左右两侧安装有固定板的振动板的上部设置在密封板上、下部设置在底板上， 下壳体内的侧壁上设置有通过导线与发射器相连的发射线圈、通过导线与接收器相连的接收线圏。本发明的振动板为恒弹合金板，厚度为1 5mm、外径为80 180mm的圆片状结构，振动板的同一圆周上加工有联接孔。本发明的振动板为恒弹合金板，厚度最佳为3mm、外径最佳为140mm的圆片状结构，振动板的同一圆周上加工有联接孔。本发明的固定板为环状结构，固定板的内径为60 160mm、外径与振动板的外径CN 102539282 A
相同，固定板的同一圆周上加工有与振动板同一圆周上的联接孔相对应的联接孔。本发明的发射线圈和接收线圈是棒状实心绕磁线圈，对称地设置在振动板的两侧，棒状实心绕磁线圈的磁棒的中心线与振动板垂直，发射线圈和接收线圈的磁棒的中心线与振动板的中心相重合。本发明采用发射器通过发射线圈发出宽带激励脉冲信号，在振动板中心位置产生交变磁�。ü慕槐浯帕Γ拐穸逭穸闭穸逵氪庖禾宕锏焦舱袷保偻ü醋饔茫邮障呷邮盏降穆龀逍藕糯⒋嬖诮邮掌髦校诮邮掌髦芯藕糯恚玫秸穸逵氪庖禾宓墓餐舱衿德剩扑愕玫奖徊庖禾宓拿芏取１痉⒚骺朔讼钟械拿芏燃撇饬渴惫艿酪锥氯饬吭啄ニ稹⒉饬糠段 ⒅馗葱晕蟛畲蟮热钡悖哂薪峁辜虻�、便于操作、性能稳定、测量精度高、测量范围大、重复性误差小、耐高温高压等优点，可替代放射性密度计，对完成油井的石油储藏量进行动态分析、油田开发中后期产能和产量的评价，为降低测油成本、增加产油量提供重要依据。
图1是本发明一个实施例的结构示意图。图2是图1中发射器12的电气原理方框图。图3是图1中接收器2的电气原理方框图。图4是图1中发射器12的电子线路原理图。图5是图1中接收器2的电子线路原理图。图6是图1中振动板9振动频率随液体密度变化的趋势图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。实施例1在图1中，本实施例的弯曲板波液体密度计由上壳体1、接收器2、密封板3、下壳体 4、接收导线5、接收线圈6、底板7、固定板8、振动板9、发射线圈10、发射导线11、发射器12 联接构成。在下壳体4的轴向加工有进水通槽a，进水通槽a用于将本发明下到油井内时，油井内的水可进入到下壳体4内。下壳体4的上端安装有密封板3，下壳体4的下端安装有底板7，密封板3上安装有上壳体1，上壳体1上左侧用螺纹紧固联接件固定联接安装有发射器12，发射器12用于发射激励脉冲信号，右侧用螺纹紧固联接件固定联接安装有接收器2， 接收器2用于接收振动板9的振动引起接收线圈6产生的磁感应信号。振动板9的左右两侧各安装有1块固定板8，振动板9的上部用螺纹紧固联接件固定联接在密封板3上，振动板9的下部用螺纹紧固联接件固定联接在底板7上，振动板9的形状为圆片状结构，振动板 9采用恒弹合金板，恒弹合金板为市场上销售的商品，由北京钢铁研究总院功能材料研究所销售，振动板9的厚度为3mm、外径为140mm，振动板9用于产生振动，振动板9的同一圆周上加工有8个孔，用于与固定板8联接。固定板8的形状为环状结构。固定板8的外径为 140mm、内径为100mm，固定板8圆环内圆周为振动板9提供一个振动边界。下壳体4的左侧壁上用螺纹紧固联接件固定联接安装有发射线圈10，发射线圈10通过发射导线11与发射器12相连，下壳体4的右侧壁上用螺纹紧固联接件固定联接安装有接收线圈6，接收线圈6 通过接收导线5与接收器2相连。发射线圈10和接收线圈6是棒状实心绕磁线圈，对称地设置在振动板9的两侧，棒状实心绕磁线圈的磁棒的中心线与振动板9垂直，磁棒的中心线与振动板9的中心相重合。图2、4给出了本发明发射器12的结构示意图。在图3中，本实施例的发射器12 由振荡电路、同步电路、电压放大电路、功率放大电路连接构成，振荡电路的输出端接同步电路和电压放大电路，电压放大电路的输出端接功率放大电路。振荡电路产生信号源，经过电压放大电路放大和功率放大，再到发射线圈10，由发射线圈10发出高压激励脉冲信号使振动板9产生振动。在4中，本实施例的振荡电路由集成电路U1、电阻Rl 电阻R4、电容Cl、电容C2 连接构成，集成电路Ul的型号为0PA27AJ。集成电路Ul的反相输入端2脚接电容Cl和电容C2的一端并通过电阻R2接地、同相输入端通过电阻R4接地并通过电阻R3接输出端、7 脚接3. 3V电源正极、4脚接地，电容C2的另一端接地，电容Cl的另一端通过电阻Rl接输出端，集成电路Ul的输出端6脚接同步电路、电压放大电路。本实施例的同步电路由集成电路TO、二极管D1、电阻R9、电阻R10、电容C5连接构成，集成电路U5的型号为0PA27AJ。集成电路U5的反相输入端2脚接集成电路Ul的输出端6脚、同相输入端3脚和4脚接地、7脚接3. 3V电源正极、输出端6脚接电容C5的一端， 电容C5的另一端接二极管Dl的正极通过电阻R9和电阻RlO接二极管Dl的负极接接收器 2，同步电路产生的同步信号由二极管Dl的负极输出到接收器2，告知接收器2何时可以开始接收信号。本实施例的电压放大电路由集成电路U2 集成电路U4、电阻R5 电阻R8、电容 C3、电容C4连接构成，集成电路U2 集成电路U4的型号为0PA27AJ。电容C3的一端接集成电路Ul的输出端6脚、另一端通过电阻R5接集成电路U2的同相输入端并通过电阻R6 接输出端6脚、反相输入端接地、7脚接3. 3V电源正极、4脚接地、输出端6脚接电容C4的一端；电容C4的另一端通过电阻R7接集成电路U3的同相输入端3脚并通过电阻R8接集成电路U3的输出端6脚，集成电路U3的反相输入端2脚接地、7脚接12V电源正极、4脚接地、输出端6脚接集成电路U4的反相输入端2脚；集成电路U4的同相输入端3脚功率放大电路、7脚接12V电源正极、4脚接地、输出端6脚接功率放大电路。本实施例的功率放大电路由场效应管Q1、二极管D2、变压器Tl、插座Jl连接构成。 场效应管Ql的栅极接集成电路U4的输出端6脚、源极接地、漏级接二极管的正极和变压器 Tl初级的一端，二极管的负极和变压器Tl初级的另一端接100V电源正极，变压器Tl次级的两端分别接插座Jl的1脚、2脚。插座Jl通过发射导线11接发射线圈10，发射线圈10 发出脉冲信号使振动板9产生振动。图3、5给出了本发明接收器2的结构示意图。在图3中，本实施例的接收器2由前置放大电路、带通滤波器、放大电路、A/D转换电路、控制电路、信号处理器连接构成，前置放大电路的输出端接带通滤波器，带通滤波器的输出端接放大电路，放大电路的输出端接 A/D转换电路，A/D转换电路的输出端接控制电路，控制电路的输出端接信号处理器。在图5中，本实施例的前置放大电路由集成电路TO、电阻Rll 电阻R13、电容C6 连接构成，集成电路U6的型号为0PA27AJ。插座J2接接收线圈6，磁感应信号由插座J2的输入，集成电路U6的反相输入端2脚以及插座J2的2脚通过电阻Rll接地、同相输入端3 脚通过电阻R12接电容C6的一端并通过电阻R13接输出端6脚、7脚接3. 3V电源正极、4 脚接地，电容C6的另一端接插座J2的1脚，集成电路U6的输出端6脚接带通滤波器。本实施例的带通滤波器由集成电路U7、集成电路U8、电阻R14 电阻R21、电容 C7 电容C12连接构成，集成电路U7和集成电路U8的型号为0PA27AJ。电容C7的一端接集成电路U6的输出端6脚，电容C7的另一端通过电阻R14接电容C8的一端、并通过电阻 R14和电阻R15接电容C9的一端以及集成电路U7的同相输入端3脚，集成电路U7的反相输入端2脚通过电阻R16接地并通过电阻R17接输出端和电容C8的另一端、7脚接3. 3V电源正极、4脚和电容C9的另一端接地、输出端接6脚接电容ClO的一端，电容ClO的另一端接电容Cll的一端，电容Cll的另一端接电容C12的一端并通过电阻R18接集成电路U8的输出端，电容C12的另一端接集成电路U8同相输入端3脚并通过电阻R21接地，集成电路 U8的反相输入端2脚通过电阻R20接输出端并通过电阻R19接地、7脚接3. 3V电源正极、4 脚接地、输出端接放大电路。本实施例的放大电路由集成电路U9、电阻R22 电阻R23、电容C13连接构成，集成电路U9的型号为0PA27AJ。电容C13的一端接集成电路U8的输出端、另一端通过电阻 R22接集成电路U9的同相输入端3脚，集成电路U9的反相输入端2脚接地、7脚接3. 3V电源正极、4脚接地、同相输入端3脚通过电阻R23接输出端和A/D转换电路。本实施例的A/D转换电路由集成电路UlO构成，集成电路UlO是A/D转换器型号为A/D678。集成电路UlO的输入AND端口接集成电路U9的输出端、电源端接3. 3V电源正极、地端接地、DBO DBll输出端口和电容Cl 电容C4端口接控制电路。本实施例的控制电路由集成电路Ull构成，集成电路Ull是可编程控制器型号为 EPMMO。集成电路Ull的P1.0 Pl. 7输入端口分别接集成电路UlO的DBO DB7端口、 P2. 0 P2. 3输入端口分别接集成电路的UlO的DB8 DBll端口、SYN脚接同步电路的二极管Dl的负极、DCO DC3端口分别接集成电路的UlO的Cl C4端口、电源端接电源、地端接地，集成电路Ull的P0. 0 P0. 7、P5. 0 P5. 3、P3. 0 P3. 7、P4. 0 P0. 7端口通过总线接信号处理器。本实施例的信号处理器由集成电路U12、电阻R24、电容C14 电容C17、晶体振荡器Yl、按钮Sl连接构成，集成电路U12的型号为SDC89C52。集成电路U12的Pl. 0 Pl. 7 端口通过总线接集成电路Ull的P0. 0 P0. 7端口、P3. 0 P3. 3端口通过总线接集成电路Ull的P5. 0 P5. 3端口、P0. 0 P0. 7端口通过总线接集成电路Ull的P3. 0 P3. 7 端口、P2. 0 P2. 7端口通过总线接集成电路Ull的P4. 0 P0. 7端口，集成电路U12的电阻RST端口接电容C16和电容C17以及按钮Sl的一端并通过电阻RM接地、Xl和X2端口接电容C14和电容C15以及晶体振荡器Yl连接的振荡电路、电源端接电源、地端接地，电容 C16和电容C17以及按钮Sl的另一端接5V电源正极。实施例2在本实施例中，振动板9的左右两侧各安装有1块固定板8，振动板9的上部用螺纹紧固联接件固定联接在密封板3上，振动板9的下部用螺纹紧固联接件固定联接在底板7 上，振动板9的形状为圆片状结构，振动板9采用恒弹合金板，振动板9的厚度为1mm、外径为80mm，振动板9用于产生振动，振动板9的同一圆周上加工有8个孔，用于与固定板8联接。固定板8的形状为环状结构，固定板8的外径为80mm、内径为60mm，固定板8圆环内圆周为振动板9提供一个振动边界。其它零部件以及零部件的联接关系与实施例1相同。实施例3在本实施例中，振动板9的左右两侧各安装有1块固定板8，振动板9的上部用螺纹紧固联接件固定联接在密封板3上，振动板9的下部用螺纹紧固联接件固定联接在底板7 上，振动板9的形状为圆片状结构，振动板9为采用恒弹合金板，振动板9的厚度为5mm、外径为180mm，振动板9用于产生振动，振动板9的同一圆周上加工有8个孔，用于与固定板8 联接。固定板8的形状为环状结构。固定板8的外径为180mm、内径为160mm，固定板8圆环内圆周为振动板9提供一个固定的振动边界。其它零部件以及零部件的联接关系与实施例1相同。本发明的工作原理如下发射线圈10通过发射导线11接发射器12，发射器12的由振荡电路产生信号源， 经过电压放大和功率放大，再到发射线圈10，由发射线圈10发出高压激励脉冲信号使振动板9产生振动。振荡电路同时产生一个同步信号给控制电路，告知控制电路，何时可以开始接收信号。接收线圈6通过接收导线9连接接收器2。将本发明竖直放置在待测液体内部，使振动板9与待测液体接触，振动板9竖直设置，被测的液体在振动板9两侧，所产生的压力可相互抵消，本发明在液体中处于压力平衡状态，不需要额外的压力平衡装置。发射器12通过发射线圈10发出宽带激励脉冲信号，在振动板9中心位置产生交变磁场，通过产生的交变磁力，使振动板9振动，当振动板9与待测液体达到共振时，再通过反作用，接收线圈6将接收到的脉冲信号储存在接收器2中，在接收器2中经过信号处理，得到振动板9与待测液体的共同共振频率，通过公式
权利要求
1.ー种弯曲板波液体密度计，其特征在干在下壳体(4)的轴向加工有进水通槽a，下壳体(4)的上端设置有密封板(3)、下端设置有底板(7)，密封板C3)上设置有上壳体(1)， 上壳体(1)内设置有发射器(1 和接收器O)，左右两侧安装有固定板(8的振动板(9的上部设置在密封板C3)上、下部设置在底板(7)上，下壳体内的侧壁上设置有通过导线与发射器(12)相连的发射线圈(10)、通过导线与接收器(2)相连的接收线圈(6)。
2.按照权利要求1所述的弯曲板波液体密度计，其特征在于所述的振动板(9)为恒弹合金板，厚度为1 5mm、外径为80 180mm的圆片状结构，振动板(9)的同一圆周上加 エ有联接孔。
3.按照权利要求2所述的弯曲板波液体密度计，其特征在干所述的振动板(9)为恒弹合金板，厚度为3mm、外径为140mm的圆片状结构，振动板(9)的同一圆周上加工有联接孔。
4.按照权利要求1所述的弯曲板波液体密度计，其特征在于所述的固定板(8)为环状结构，固定板(8)的内径为60 160mm、外径与振动板(9)的外径相同，固定板(8)的同一圓周上加工有与振动板(9)同一圆周上的联接孔相对应的联接孔。
5.按照权利要求1所述的弯曲板波液体密度计，其特征在于所述的发射线圈(10)和接收线圈(6)是棒状实心绕磁线圈，对称地设置在振动板(9)的两侧，棒状实心绕磁线圈的磁棒的中心线与振动板(9)垂直，发射线圈(10)和接收线圈(6)的磁棒的中心线与振动板 (9)的中心相重合。
全文摘要
一种弯曲板波液体密度计，在下壳体的轴向加工有进水通槽a，下壳体的上端设置有密封板、下端设置有底板，密封板上设置有上壳体，上壳体内设置有发射器和接收器，左右两侧安装有固定板的振动板的上部设置在密封板上、下部设置在底板上，下壳体内的侧壁上设置有通过导线与发射器相连的发射线圈、通过导线与接收器相连的接收线圈。本发明具有结构简单、便于操作、性能稳定、测量精度高、测量范围大、重复性误差小、耐高温高压等优点，可替代放射性密度计，对完成油井的石油储藏量进行动态分析、油田开发中后期产能和产量的评价，为降低测油成本、增加产油量提供重要依据。
文档编号G01N9/24GK102539282SQ201110427630
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月16日 优先权日2011年12月16日
发明者张光斌, 张小凤, 詹保平, 郝君宇 申请人:西安威盛电子仪器有限公司, 陕西师范大学
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
